Ondas: tipos e características

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ONDAS
Ondas en la vida cotidiana
Hay muchas ondas que nos rodean en la vida cotidiana. 
El sonido es un tipo de onda que se mueve a través de la 
materia y luego hace vibrar nuestros tímpanos para que 
podamos oír. La luz es un tipo especial de onda que se 
compone de fotones que nos ayuda a ver. Se puede tirar una 
piedra en un estanque y ver la forma ondas en el agua. 
Incluso utilizamos ondas (microondas) para cocinar 
nuestra comida rápidamente.
En la física clásica, se conoce como onda a la propagación 
de energía en el espacio debido a la perturbación de 
alguna de sus propiedades físicas, como son la densidad, 
presión, campo eléctrico o campo magnético. 
Este fenómeno puede darse en un espacio vacío o en uno 
que contenga materia (aire, agua, tierra, etc.).
Las ondas se producen como consecuencia de oscilaciones y 
vibraciones de la materia, que se propagan en el tiempo.
La Teoría de onda es la rama de la física encargada de 
comprender dicho fenómeno, sumamente común en el universo.
PARTES DE LA ONDA
Frecuencia: consiste en la cantidad de veces en las que un fenómeno se 
repite por cada segundo. Se mide en hercios (Hz).
Amplitud: consiste en la diferencia que existe entre los máximos y mínimos 
de un movimiento ondulatorio en un punto dado. La amplitud representa la 
diferencia de presión presente en dicho punto.
Valle: consiste en el punto más bajo que posee la onda.
Cresta: consiste en el punto más alto que posee la onda. Es la máxima 
amplitud que tiene la onda.
Longitud de onda: consiste en la distancia que recorre la onda en un 
intervalo de tiempo determinado durante dos máximos o crestas 
consecutivas de la onda.
Velocidad de propagación: consiste en la velocidad que tarda en viajar una 
onda sonora. Cada onda sonora tiene una velocidad de propagación que 
depende de varios factores como la temperatura y las características del 
medio.
Las ondas suelen necesitar de un medio material para 
propagarse, aunque algunas lo pueden hacer perfectamente en 
el vacío (dependiendo de la naturaleza de la onda) o tipo.
TIPOS DE ONDAS
Podemos clasificar las ondas de acuerdo a distintos criterios.
● Según el medio en que se propagan
● Según su periodicidad
● Según su dirección
● Según el movimiento del medio
Según el medio en que se propagan:
Ondas mecánicas. Precisan de un medio 
elástico (líquido, gaseoso o sólido) y de 
condiciones determinadas de temperatura y 
presión, para propagarse efectivamente. Por 
ejemplo: las ondas sonoras que se propagan 
por el aire o por el agua.
Ondas electromagnéticas. No requieren de un medio 
porque se pueden propagar en el vacío. Por 
ejemplo: la luz.
Ondas gravitacionales. Alteraciones del 
espacio-tiempo (recién confirmadas por la ciencia).
Según su periodicidad:
Ondas periódicas. Presentan ciclos repetitivos.
Ondas no periódicas. Presentan ciclos irregulares.
Según su dirección:
Según el movimiento del medio:
Ondas longitudinales. Las partículas del medio se mueven en la misma 
dirección en que se propaga la onda. 
Un ejemplo clásico de una onda longitudinal es el sonido. Como las 
ondas sonoras se propagan a través de un medio, las moléculas chocan 
entre sí en la misma dirección en que el sonido se está moviendo
Ondas transversales. 
Las partículas vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de 
la onda.
Un ejemplo de una onda transversal es una onda en el agua, donde el agua 
se mueve hacia arriba y hacia abajo a medida que la onda pasa a través del 
océano.
En las ondas longitudinales el movimiento de las partículas que transportan 
la onda es paralelo a la dirección de propagación de esta. 
Por ejemplo, un muelle que se comprime da lugar a una onda longitudinal. 
Mientras que, en las ondas transeversales las partículas se mueven 
perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.
CONTINUACIÓN DEL TEMA 
ONDAS
Una perturbación es cualquier fenómeno que altera las 
características de un sistema físico (región) que estaba en equilibrio.
Cuando una perturbación se propaga sin que haya desplazamiento 
de los cuerpos afectados, decimos que se ha generado una onda. 
La clase de movimiento que se propaga como consecuencia de la 
onda se denomina movimiento ondulatorio.
CICLO DE UNA ONDA
● Es el proceso ondulatorio entre dos puntos en el cual en el punto 
final se está en las mismas condiciones que en el punto inicial.
● Recorrido de cada partícula desde 
● que inicia una vibración hasta que
● vuelve a la posición inicial 
PULSO DE ONDA
Si damos una sacudida a uno de los extremos de 
una cuerda tensa, se produce una perturbación 
individual que se propaga a lo largo de la cuerda. A 
esta perturbación la denominamos pulso de onda o 
simplemente pulso.
En un pulso de onda, cada partícula de la cuerda 
está en reposo hasta que le llega el pulso. En ese 
momento oscila alrededor de su posición de 
equilibrio durante un breve tiempo y después 
vuelve al reposo
TREN DE ONDAS
Pero si damos varias sacudidas iguales al extremo de la cuerda, se producen 
un conjunto de pulsos sucesivos o tren de ondas. En un tren de ondas, 
muchos puntos de la cuerda oscilan simultáneamente. Si la perturbación es 
continua y se propaga en un solo sentido, se genera una onda viajera:
Elongación (y): 
Distancia de cada partícula vibrante a su posición de equilibrio.
Número de onda (n): 
Número de longitudes de onda que hay en la unidad de longitud, es una 
magnitud de frecuencia que indica el número de veces que vibra una onda 
en una unidad de distancia, esta magnitud se define como la inversa de la 
longitud de onda
Longitud de onda: 
consiste en la distancia que recorre la onda en un intervalo de tiempo 
determinado durante dos máximos o crestas consecutivas de la onda.
Ondas longitudinales: 
Son aquellas que se propagan en la misma dirección en la cual vibran las 
partículas. Un ejemplo es la onda que se produce en un resorte con bloques 
unidos a él los bloques oscilarán horizontalmente, en la misma dirección en 
que el resorte se estira y se comprime. Las ondas sonoras y algunas de las 
ondas producidas durante los terremotos también son ondas longitudinales.
Ondas transversales: 
Son aquellas en las que la dirección de propagación es perpendicular a la 
dirección de las oscilaciones. Un ejemplo de este tipo de ondas son las 
producidas por una cuerda. La onda se transmite en sentido horizontal pero 
cada punto de la cuerda oscila verticalmente. Las ondas electromagnéticas y 
las gravitatorias también son ejemplos de ondas transversales.
FÓRMULAS BÁSICAS 
Para calcular el período de una onda (T), es decir, el tiempo que tarda en producirse 
un ciclo (una vuelta completa), se mide en segundos (s).
Para calcular la frecuencia de una onda, es decir, el número de ciclos que efectúa 
una onda por unidad de tiempo, se mide en hertz (hz)
EJEMPLO 1
Un resorte realiza 30 oscilaciones en 6 segundos, calcular período, 
frecuencia y su interpretación. 
DATOS :
Número de oscilaciones o ciclos= 30
Tiempo total= 6 segundos
Período = ?
Frecuencia = ?
EJEMPLO 1
Un resorte realiza 30 oscilaciones en 6 segundos, calcular período, 
frecuencia y su interpretación. 
DATOS :
Número de oscilaciones o ciclos= 30
Tiempo total= 6 segundos
Período = ?
Frecuencia = ?
Interpretación 
El período es 0.2 segundos. Esto quiere decir, que un ciclo o una vuelta 
completa se demora 0.2 segundos en completarse
EJEMPLO 1
Un resorte realiza 30 oscilaciones en 6 segundos, calcular período, 
frecuencia y su interpretación. 
DATOS :
Número de oscilaciones o ciclos= 30
Tiempo total= 6 segundos
Período = ?
Frecuencia = ?
La frecuencia es de 5 hz. 
Esto significa, que en un 
segundo se realizan 5 
vueltas completas, ciclos u 
oscilaciones.
EJEMPLO 2
Una partícula realiza 150 oscilaciones en ¼ de minuto. 
¿Qué frecuencia tiene?
El resultado indica que la partícula 
realiza 10 vueltas completas o 
ciclos en unsegundo. 
EJEMPLO 3
DATOS:
Número de ciclos: 3
Tiempo total = 5 segundos
La longitud de onda se indica en metros y se define como la distancia entre dos 
puntos de máximo (picos) o dos puntos de mínimo (valles). Para hallar la longitud de 
onda de una onda, solo tienes que dividir la velocidad de la onda por su frecuencia. 
FÓRMULA PARA CALCULAR LA LONGITUD DE ONDA:
La longitud de onda normalmente se representa con la letra griega lambda λ (m)
La velocidad normalmente se representa con la letra v (m/s)
La frecuencia normalmente se representa con la letra f (hz)
EJEMPLO
Calcula la longitud de onda de una onda que viaja a 20 m/s a una frecuencia de 5 Hz".
DATOS
V = 20 m/s
F = 5 hz
RAPIDEZ DE PROPAGACIÓN DE UNA ONDA
Es la relación que existe entre un espacio recorrido igual a una longitud de onda y el 
tiempo empleado en recorrerlo.
FÓRMULA 
Donde: v = velocidad de propagación de la onda
λ = longitud de onda 
f = frecuencia de la onda
Donde: v = velocidad de propagación de la onda
λ = longitud de onda 
t = período de una onda
EJEMPLO
El período de una onda es de 4 s y su longitud de onda 12 m . Calcule su 
rapidez de propagación.
DATOS:
 
1.- Calcule la rapidez de propagación de una onda, sabiendo que su longitud de onda 
es 2, 5(m) y su frecuencia es de 10. 000 (Hz)
2.- Una ola en el océano tiene una longitud de 10 (m). una onda pasa por una 
determinada posición fija cada 2 (s) ¿Cuál es la rapidez de la onda?
DEBEMOS RECORDAR:
¿QUE ES UNA ONDA LONGITUDINAL?
Ondas longitudinales. 
Las partículas del medio se mueven en la misma dirección en que se 
propaga la onda. 
Un ejemplo clásico de una onda longitudinal es el sonido. Como las 
ondas sonoras se propagan a través de un medio, las moléculas 
chocan entre sí en la misma dirección en que el sonido se está 
moviendo
ONDAS SONORAS
Son el sonido de una onda longitudinal cuyo medio de desplazamiento es 
normalmente el aire, pero puede desplazarse por cualquier medio excepto el vacío. 
El desplazamiento del aire es lo que crea cambios de presión, que el oído capta como 
sonido.
Una onda sonora es propagación gradual de una perturbación caracterizada por una 
vibración de las moléculas del medio alrededor de sus posiciones de equilibrio (o 
estado de reposo). 
En efecto, a continuación de una perturbación, provocada en principio por una 
fuente mecánica, las moléculas experimentan pequeños cambios de presión (presión 
acústica).
Las moléculas chocan entre ellas para transmitir la deformación (perturbación) 
sufriendo de esta forma micro-desplazamientos. Estas moléculas vuelven a su 
posición original cuando pasa la perturbación. El sonido es una propagación de 
energía en un medio material sin transporte de materia.
Una onda sonora es una sucesión de compresiones / dilataciones de las 
moléculas. En esta animación, se observa que las moléculas vibran 
alrededor de su posición de equilibrio y no se mueven mucho, solo unos 
pocos micrómetros.
Una onda sonora es una onda expansiva que puede ser percibida por el oído 
humano. La onda sonora se puede generar a partir del aparato fonador humano, 
mediante máquinas, por animales, etc. y se puede propagar en distintos medios
Las ondas sonoras están sujetas a las leyes físicas fundamentales de ondas como la 
reflexión, flexión, refracción y absorción
VIDEO ONDAS SONORAS
https://www.youtube.com/watch?v=bUSFYTHfvYQ
¿QUE ES EL SONIDO?
● El sonido es una onda producida por las vibraciones mecánicas de un 
soporte o medio, que puede ser sólido, líquido o gas. 
● El sonido es una sensación producida en el oído por determinadas 
oscilaciones de la presión exterior.
Un oído humano normal sólo puede convertir en sensación sonora 
variaciones de presión que oscilen con una frecuencia entre 16 y 20.000 Hz 
y cuya amplitud supere el denominado umbral de audición y no exceda el de 
sensación de dolor (los valores-umbral dependen de la frecuencia y, a su vez, 
el rango de frecuencias audibles depende de la amplitud de la variación de 
presión)
CARACTERÍSTICAS GENERALES
● Con mucha frecuencia una onda de sonido es una onda mecánica longitudinal, 
pues las moléculas se mueven paralelas a la dirección de propagación de la 
onda. En los sólidos, puede haber también componentes transversales.
● Además, cuando la onda sonora se transmite en un medio homogéneo, la onda 
de una fuente ideal se propagaría de forma idéntica en todas las direcciones, se 
le denomina esférica.
● Su propagación es lineal, es lo que dijimos antes.
● El medio es homogéneo, esto significa que no existe alguna dirección de 
propagación con privilegios.
● El medio es no dispersivo, lo que significa que la onda se trasladara a la 
misma velocidad independientemente de la frecuencia y amplitud que 
tenga.
La intensidad.
Depende de la amplitud de las vibraciones, se mide en decibeles (abreviado dB). los 
sonidos más intensos corresponden amplitudes mayores y a sonidos menos 
intensos, es decir, más débiles, amplitudes más pequeñas.
A medida que la intensidad del sonido aumenta, el nivel de sonido aumenta; para 
valores de nivel de sonido por encima de 120 dB, la sensación percibida por el oído 
se vuelve dolorosa y ese valor se denomina umbral de dolor.
Sin embargo, si nuestra oreja está constantemente sujeta a sonidos de un nivel 
ligeramente inferior, alrededor de 90 dB, la audición tiende a alterarse: para aquellos 
que están constantemente expuestos a ambientes particularmente ruidosos, la 
alteración puede ser definitiva (por esta razón, aquellos que trabajan cerca) 
especialmente las máquinas ruidosas deben usar auriculares protectores).
¿ QUÉ RELACIÓN EXISTE ENTRE LA AMPLITUD DE LA ONDA Y LA 
INTENSIDAD DEL SONIDO?
La intensidad de una onda acústica 
permite evaluar cuantitativamente la 
magnitud de un campo sonoro, es decir, 
lo fuerte o débil que es un sonido y esta 
relacionada con la amplitud de una onda 
sonora.
TONO
Sonido agudo
Se trata de sonidos con una frecuencia de entre 3000 y 20000 Hz, se encuentran 
en la parte más alta del espectro auditivo. Se trata de sonidos livianos, finos, se 
escuchan como si atravesaran los oídos.
Sonido grave
Se trata de un sonido grueso, de baja frecuencia, esta se encuentra entre los 20 y los 
300 Hz. Se encuentran en la zona baja del espectro auditivo. Son sonidos pesados y 
amplios, se llegan a sentir en los huesos y órganos suaves.
TIMBRE
Depende de la forma de las vibraciones producidas por un cuerpo sano, que varían 
según la forma, el tamaño, la calidad del material, etc.
El timbre, por tanto, es esa cualidad que nos hace distinguir la fuente que produce el 
sonido.
Dos sonidos emitidos por dos instrumentos diferentes que poseen la misma 
intensidad y la misma altura siempre difieren para el timbre, que está determinado 
por la forma de la onda producida por el instrumento.
Propagación.
El sonido en el aire a una temperatura normal 
corre 340 metros por segundo, la velocidad 
aumenta ligeramente al aumentar la temperatura.
TIPOS DE SONIDO SEGÚN SU FRECUENCIA
Infrasonido
Es aquel sonido que es de difícil detección. Se emite a una frecuencia muy 
baja, es decir, una frecuencia que no se puede percibir y que va desde los 
0,001 Hz hasta los 17 Hz. Es un sonido que llega a recorrer largas distancias 
y traspasa paredes con facilidad. Se emplea para monitorear sismos.
Ultrasonido
Es un sonido superior al anterior, llega a los 20 Hz, es decir, una frecuencia alta que 
supera lo que puede ser captado por el oído humano. Se emplea en aplicaciones 
médicas como limpieza de dientes, liposucciones y ecografías.
¿QUE ANIMALES EMITEN O ESCUCHAN ULTRASONIDOS?
La gama de frecuencia que oyen los animales es variable según la 
especie. Existen animales con diferente rango de audición, unos más 
amplios que otros y que se han visto influenciados por procesos 
evolutivos.Algunas especies como los elefantes, pueden 
escuchar frecuencias muy bajas de sonidos, 
mientras que otras como los murciélagos escuchan 
ultrasonidos por encima de los 100.000 Hz.
Tipos de sonido según el número de canales
Un canal es la vía a través de la cual se transmite un sonido con una característica 
determinada. Dependiendo del número de canales y como son empleados se 
encuentran diferentes tipos de sonidos.
Sonido estéreo
Se trata de sonidos constituidos por dos o más canales. Son posibles gracias a las 
nuevas tecnologías en sistema de audios.
Sonido mono
Es un sonido que solo es transmitido a través de un canal. Cuando se escucha da la 
sensación de estar escuchando con un único oído, es decir, no rodea a quien lo 
escucha.
FENÓMENOS ACÚSTICOS 
VIDEO REFLEXIÓN 
https://www.youtube.com/watch?v=96HzwskX4yI
REFLEXIÓN DEL SONIDO
Este fenómeno se produce cuando una onda de sonido se propaga y rebota 
con una superficie. Este rebote se produce ya que la onda sonora incidente 
no logra rodear ni traspasar el obstáculo. 
Es así como el sonido se convierte en un sonido reflejado, el cual 
generalmente cambia la dirección en la que se propaga y pierde durante su 
transcurso cierta cantidad de energía.
La reflexión varía según el material en el que resulte reflejado. En un material duro y 
concreto tal como en una pared se refleja muy bien el sonido, y en materiales 
blandos y de baja densidad tales como puede ser el caso de una cortina absorben 
parte del sonido y reflejan una pequeña fracción de el.
Este fenómeno que puedes apreciar claramente con la luz refleja de un 
espejo, se produce de la misma manera con el sonido.
CARACTERÍSTICAS
La capacidad que tenga un sonido de rodear un obstáculo o de reflejarse en él, 
está determinada por el tamaño de este último mencionado y la longitud de 
onda.
Si el obstáculo es grande en relación con la longitud de onda, el sonido se refleja 
(reflexión), y si es más pequeño, el sonido lo rodea (difracción).
En el caso de que la onda sonora se refleje, el ángulo de la onda reflejada es igual 
al ángulo de la onda incidente. Si una onda incide de modo perpendicular sobre 
la superficie reflejante, vuelve sobre sí misma.
La reflexión actúa de manera diferente sobre las frecuencias altas y bajas. En las 
frecuencias bajas, la longitud de onda es muy grande (pueden alcanzar 18 
metros) pudiendo ser capaces de rodear la mayoría de obstáculos. En las altas 
frecuencias esto no es posible, por lo cual se producen sombras detrás de los 
obstáculos y rebotes en su parte delantera.
APLICACIONES DE LA REFLEXIÓN
La reflexión del sonido se utiliza en los sonares de los barcos, las ecografías, los 
escenarios de teatro, etc. En este último es aprovechada no sólo para aislar, sino 
también para dirigir el sonido hacia el auditorio mediante placas reflectoras 
(reflectores y tornavoces).
El canto gregoriano,se desarrollo aprovechando los enormes tiempos de 
reverberación de las catedrales medievales.
REVERBERACIÓN 
Es un fenómeno sonoro producido por la reflexión, que consiste en una ligera 
permanencia del sonido una vez que la fuente original ha dejado de emitir.
La reverberación, al modificar los sonidos originales, es un parámetro que cuantifica 
notablemente la acústica de un recinto. Para valorar su intervención en la acústica 
de una sala se utiliza el «tiempo de reverberación». El efecto de la reverberación es 
más notable en salas grandes y poco absorbentes y menos notable en salas 
pequeñas y muy absorbentes.
RESONANCIA
Algunas veces ocurre que un objeto interpuesto en el camino de propagación de una 
onda se pone a vibrar cuando recibe energía del movimiento ondulatorio. 
La energía absorbida se emplea en producir un movimiento de vibración del objeto 
entero y se dice que dicho cuerpo entra en resonancia con la onda recibida.
Un ejemplo común es un columpio de parque, 
que actúa como un péndulo. 
Al empujar a una persona en un columpio en 
sincronía con el intervalo natural del columpio 
(su frecuencia de resonancia), el columpio sube 
cada vez más (amplitud máxima), mientras los 
intentos de empujar el columpio con un “tempo” 
más rápido o más lento producen que los arcos 
sean más pequeños.
VIDEO REFRACCIÓN
https://www.youtube.com/watch?v=dW5HklINKTs
REFRACCIÓN 
Cuando un sonido pasa de un medio a otro, se produce refracción. La desviación de 
la onda se relaciona con la rapidez de propagación en el medio. El sonido se propaga 
más rápidamente en el aire caliente que en el aire frío.
 Es la desviación que sufren las ondas en la dirección de su propagación, cuando el 
sonido pasa de un medio a otro diferente. La refracción se debe a que al cambiar de 
medio, cambia la velocidad de propagación del sonido.
DIFRACCIÓN 
Si el sonido encuentra un obstáculo en su dirección de propagación, es 
capaz de rodear y seguir propagándose. 
La persona B puede escuchar la persona A, en virtud de que las ondas 
sonoras emitidas por A rodean el muro y llegan al oído de B.