¿Qué es una onda?
Una onda es una perturbación que transporta energía sin transportar materia. Las ondas se clasifican según cómo vibran sus partículas:
- Longitudinales: la oscilación es paralela a la dirección de propagación (ej. sonido).
- Transversales: la oscilación es perpendicular a la dirección de propagación (ej. luz, cuerdas).
Magnitudes fundamentales
| Magnitud | Símbolo | Definición | Unidad SI |
|---|---|---|---|
| Amplitud | A | Desplazamiento máximo desde el equilibrio | m |
| Longitud de onda | λ | Distancia entre dos crestas consecutivas | m |
| Período | T | Tiempo en completar un ciclo | s |
| Frecuencia | f | Ciclos por segundo | Hz |
| Rapidez | v | Velocidad de propagación | m/s |
Relaciones clave
f = 1/T
v = f · λ
La rapidez depende del medio de propagación, no de la frecuencia ni de la amplitud.
Fenómenos ondulatorios
Reflexión
La onda rebota al chocar con una superficie. El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión. Ejemplo: el eco (sonido rebotando en una pared).
Refracción
La onda cambia de dirección al pasar de un medio a otro donde su rapidez es diferente. La frecuencia no cambia; sí cambia λ y v.
Difracción
La onda se curva al pasar por una abertura o rodear un obstáculo. Es más notable cuando λ es similar al tamaño del obstáculo.
Interferencia
Cuando dos ondas se superponen, sus amplitudes se suman algebraicamente:
- Constructiva: las crestas coinciden → amplitud mayor.
- Destructiva: cresta con valle → amplitud menor o nula.
Ondas sonoras
- Son longitudinales y mecánicas (necesitan medio material).
- Velocidad en aire ≈ 340 m/s a 20 °C; en agua ≈ 1500 m/s.
- Altura del sonido (grave/agudo) → determinada por la frecuencia.
- Volumen (intensidad) → determinado por la amplitud.
- Rango audible humano: 20 Hz – 20 000 Hz.
Espectro electromagnético
Las ondas electromagnéticas son transversales y NO necesitan medio material (viajan en el vacío a c = 3 × 10⁸ m/s).
| Tipo | Aplicación |
|---|---|
| Ondas de radio | Radio y TV |
| Microondas | Hornos, WiFi |
| Infrarrojo | Calor, control remoto |
| Luz visible | Vista humana (400–700 nm) |
| Ultravioleta | Bronceado, desinfección |
| Rayos X | Diagnóstico médico |
| Rayos gamma | Radioterapia, reacciones nucleares |
Regla general: menor longitud de onda → mayor frecuencia → mayor energía.
Errores frecuentes en PAES
- Confundir amplitud con frecuencia como causa del volumen/altura del sonido.
- Creer que la rapidez de una onda cambia al cambiar la frecuencia (en el mismo medio, v es constante).
- Pensar que la luz y el sonido viajan igual en todos los medios (la luz viaja en el vacío; el sonido no).
- Confundir reflexión con refracción: reflexión = mismo medio, refracción = cambio de medio.