Si derribamos el primer dominó de una serie, veremos cómo uno a uno van cayendo. Algo viaja del primer al último dominó. Otra manera de derribar el último dominó sería disparando hacia él una bolita.
En ambos casos viaja energía de A hasta B. La diferencia es que en el primer caso no hay masa que se mueva entre estos dos puntos. Cuando ocurre lo de los dominós, decimos que estamos en presencia de un fenómeno ondulatorio. Si hay masa que se mueve desde A hasta B, hablaremos de un fenómeno no ondulatorio o corpuscular.
Evidentemente, el sonido está en la categoría de fenómeno ondulatorio, y es claro también que distintos fenómenos en que hay transporte de energía pueden ser clasificados en una u otra de estas categorías. Otros, como las olas del mar, suelen ser una combinación de ambas situaciones.
Si tiramos una piedra en un lago en que el agua está en reposo, vemos los frentes de ondas de forma circular que nacen en el lugar del impacto. Es fácil darse cuenta de que estos frentes de ondas no arrastran agua sobre la superficie del lago o estanque.
Un ejemplo importante de analizar es el que ocurre en una cuerda o resorte largo cuando agitamos uno de sus extremos. Una onda viaja aquí a lo largo de la cuerda, pues no hay materia que viaje de un punto al otro.
En este caso hablaremos de pulso, a diferencia de lo que se produce cuando agitamos regularmente la mano, en que hablaremos de tren de ondas, onda periódica o simplemente onda.
Es importante observar que en estos ejemplos las partículas de la cuerda o resorte oscilan perpendicularmente a la dirección en que viaja la onda. Por esta razón, a este tipo de ondas se las denomina transversales. Si experimentamos con un resorte, podemos mover uno de sus extremos en la misma dirección en que está dispuesto, y lo que se generará será una onda longitudinal.
Los sonidos que nosotros oímos corresponden a ondas longitudinales, no obstante se los represente comúnmente como ondas transversales, pues ellas son más fáciles de visualizar y representar gráficamente. En la figura siguiente se ilustra un pulso de forma arbitraria en que las pequeñas flechas indican cómo se está moviendo en el instante representado cada una de las partes del medio por donde está viajando la onda.
En una onda periódica todas las partículas del medio por donde viajan deben poseer el mismo período de oscilación (T) y la misma frecuencia (f). Por lo tanto, diremos que estos son los períodos y frecuencias de la onda. Además, todas las partículas poseen la misma amplitud (A) y ella será a su vez la amplitud de la onda.
La distancia entre dos partículas consecutivas que posean el mismo estado de movimiento en un instante, la denominaremos longitud de onda y la representaremos con a letra lambda (l). Estas dos últimas magnitudes se representan en la figura siguiente.
Es importante no confundir la amplitud de onda con la longitud de onda. A pesar de la semejanza entre estos términos, se trata de conceptos físicos muy distintos.
La relación más importante en este contexto es la que existe entre la frecuencia (f), la longitud de onda (l) y la velocidad de la onda (V); esta es, para todo tipo de ondas: V = lf
Como la velocidad de una onda en un medio homogéneo es constante y es una característica del medio, no depende de f ni de l.
Es decir, si en una cuerda dada sometida a las mismas condiciones se generan ondas con distintas frecuencias, se obtendrán diferentes longitudes de ondas.
Lo mismo ocurre con el sonido. Por ejemplo, en el aire los sonidos se propagan con una velocidad de 340 m/s, razón por la cual un sonido de 100 hertz tendrá una longitud de onda de 3,4 metros, y un sonido de 2.000 hertz una de 0,17 metros (17 centímetros). Verifica estos cálculos.
El siguiente diagrama ilustra el espectro sonoro.
Investiga cuáles son las partes principales de nuestro oído y cuál es su funcionamiento.
La siguiente secuencia muestra la explicación del efecto Doppler.
Reflexión de una onda. ¿Qué pasa cuando un pulso llega al extremo de la cuerda por donde viaja? Como consecuencia de la ley de conservación de la energía, la onda no puede desaparecer, hecho que explica muy bien el que se refleje.
Esta reflexión depende de las condiciones en que se halle el extremo, el cual puede estar fijo o imposibilitado de moverse, como ocurre cuando la cuerda está amarrada, o libre, cuando el extremo de la cuerda está suelto. El siguiente esquema muestra cómo ocurre la reflexión en ambos casos.
No hay comentarios:
Publicar un comentario