Parámetros de onda: longitud de onda, amplitud, período, frecuencia y velocidad

Parámetros de onda

Entonces, hemos aprendido un poco sobre las olas, ¿verdad? Hemos aprendido que las ondas se originan a partir de vibraciones, que son movimientos oscilantes en una posición fija. Una vibración puede provocar una perturbación al viajar a través de un medio, transportando energía sin transportar materia. Esto es lo que es una ola. Pero, ¿cómo hablamos correctamente de olas? ¿Cómo los comparamos entre sí? ¿Podemos medir el tamaño y la velocidad de una ola? ¿Cómo sabemos cuánta energía transporta?

Para averiguarlo, necesitaremos observar los principales parámetros de las ondas : las formas en que medimos las ondas. Aprenderemos a caracterizar una onda por su período, frecuencia, amplitud, velocidad y longitud de onda. Una vez que sepamos la forma correcta de utilizar estos parámetros, podremos aprender más sobre cómo funcionan las diferentes ondas.

Estas son las partes de la ola que se utilizan para medir la velocidad y el tamaño.

Comencemos recordando cómo se ve una ola. Hemos visto la imagen de arriba antes. Es una onda dibujada sobre un conjunto de ejes X e Y. Trazamos la onda en función del tiempo y dijimos que la porción de una onda entre dos crestas o valles se llama ciclo de onda. En esta imagen, podemos ver que las ondas viajan por crestas y valles de manera periódica. Es decir, un ciclo de onda completo siempre lleva la misma cantidad de tiempo. En este caso, esa cantidad de tiempo es exactamente dos segundos. Dos segundos se llama período de la onda.

Periodo y frecuencia

El período es el tiempo que tarda una ola en completar un ciclo. Medimos el período en segundos y lo simbolizamos con la letra T mayúscula . Puede pensar en el período como el tiempo que tarda una partícula en el medio en moverse hacia adelante y hacia atrás. Si se tratara de una onda de agua, todas las partículas en el agua se moverían hacia arriba y hacia abajo a medida que la onda se desplaza. El tiempo que tarda una molécula de agua en subir, bajar y volver a su posición original se denomina período.

Conocer el período de una ola está bien, pero a menudo necesitamos hablar sobre las olas en términos de la frecuencia con la que vienen los ciclos de las olas. En otras palabras, queremos saber la frecuencia de una onda. La frecuencia de una onda es el número de ciclos que se completan en una determinada cantidad de tiempo. El símbolo de la frecuencia es la f minúscula , y la medimos en ciclos por segundo, que es lo mismo que la unidad de hercios . Una onda con una frecuencia de 20 Hz completa 20 ciclos de onda por segundo.

Tenga cuidado de no confundir frecuencia con punto. Este es un error común. La frecuencia y el período son en realidad opuestos. Mientras que el período se mide en segundos por ciclo, la frecuencia se mide en ciclos por segundo. Considere nuestra ola con un período de 2 segundos. Dado que la onda completa un ciclo cada dos segundos, entonces su frecuencia es la mitad o 0,5 Hz. Entonces, ya ve, el período y la frecuencia son recíprocos entre sí. Podemos representar su relación con una ecuación simple:

Esta ecuación representa la relación entre frecuencia y período.

Cuanto mayor es el período para una onda, menos ciclos de onda pueden caber en un segundo y, por lo tanto, menor es la frecuencia. Del mismo modo, una onda con una frecuencia mayor tendría que encajar más ciclos de onda en cada segundo, lo que significa que el período de cada ciclo tendría que ser más pequeño. No importa qué tipo de onda esté mirando, el período y la frecuencia siempre serán inversamente proporcionales entre sí.

Amplitud y energía

Entonces, ahora sabemos cómo medir una ola en función de los ciclos y el tiempo, pero ¿qué pasa con la altura de una ola? ¿Podemos medir qué tan alto alcanza la cresta de una ola o qué tan bajo cae la depresión? Ya mencionamos la amplitud en nuestra lección anterior. Es la distancia entre la línea media de una ola y su cresta o valle. La amplitud mide la cantidad de energía que transporta la onda. Cuanto mayor es la amplitud, más energía tiene una onda.

El símbolo de amplitud es una letra A mayúscula . Tenga cuidado de no cometer el error de pensar que la amplitud es la distancia de la cresta al valle. Es solo la distancia desde el punto de descanso. Tomemos el ejemplo de una ola de agua gigante.

La amplitud de esta onda es de 0,5 metros.

Podemos ver que las crestas alcanzan medio metro por encima del punto de reposo, y las depresiones llegan a medio metro por debajo del punto de reposo. No importa si miramos la cresta o la depresión. La amplitud de esta onda es de 0,5 metros.

Velocidad y longitud de onda

Si las ondas transportan energía y la energía de una onda se ilustra por su amplitud, ¿significa eso que las ondas de gran amplitud se mueven más rápido que las ondas de baja amplitud? Podría tener la tentación de pensar eso. Pero la velocidad de una ola no tiene nada que ver con la amplitud de sus crestas y valles. La velocidad se mide por la distancia que recorre la onda en un cierto período de tiempo. Específicamente, se mide en metros por segundo. Ya tenemos la parte ‘por segundo’ abajo. Recuerde, la frecuencia nos dice cuántos ciclos se completan por segundo. Pero, ¿cómo sabemos cuál es la distancia para cada ciclo completo?

La distancia por ciclo de una onda se llama longitud de onda . Es más fácil encontrar la longitud de onda midiendo la distancia espacial entre dos crestas de onda. Anteriormente, estábamos midiendo el tiempo necesario para completar un ciclo. Pero ahora, estamos midiendo la longitud de un ciclo de onda completo. Las longitudes de onda para ondas largas se pueden medir en metros, pero usamos nanómetros para medir la longitud de ondas más cortas. El carácter que simboliza la longitud de onda es la letra griega lambda.

Este es el símbolo de la longitud de onda.

Entonces, ¿podemos ahora averiguar la velocidad de una onda? ¡Por supuesto! Tenemos una medida de distancia de la longitud de onda de la onda y tenemos una medida de tiempo de la frecuencia. La longitud de onda es metros por ciclo. La frecuencia es ciclos por segundo. Entonces, multiplicar los dos nos da metros por segundo. En ciencia, usamos una v minúscula para simbolizar la velocidad porque también se llama velocidad. Entonces, podemos resumir nuestros hallazgos ahora con la ecuación: la velocidad es igual a la longitud de onda por la frecuencia.

La ecuación para calcular la velocidad de una onda.

Bueno, eso no estuvo tan mal, ¿verdad? Ha aprendido cinco formas de describir una onda utilizando sus parámetros de onda . El período, la frecuencia, la amplitud, la velocidad y la longitud de onda se utilizan para distinguir y clasificar las ondas en grupos. Más adelante, aprenderemos sobre los diferentes tipos de ondas que existen y cómo usar estos parámetros para comprenderlos todos.

Resumen de la lección

Una onda es una perturbación que viaja a través de un medio de manera periódica, transportando energía sin transportar materia. Las ondas se describen y miden mediante cinco parámetros de onda: el período, la frecuencia, la amplitud, la longitud de onda y la velocidad. El período de una ola es el tiempo que tarda en completar un ciclo. La frecuencia es todo lo contrario; es el número de ciclos de ondas que se completan en un segundo. La amplitud y la longitud de onda son medidas de distancia. La amplitud mide la altura de la cresta de la ola desde la línea media. La longitud de onda mide la distancia horizontal entre ciclos. La velocidad de la onda se calcula multiplicando la longitud de onda y la frecuencia. Al aprender los cinco parámetros principales de las olas, podemos aprender sobre las olas más fácilmente y categorizarlas según sus características.

Los resultados del aprendizaje

Después de esta lección, podrá:

• Describe cada uno de los cinco parámetros de onda: período, frecuencia, amplitud, longitud de onda y velocidad.
• Explica cómo encontrar cada uno de los cinco parámetros e identificar sus símbolos.
• Proporcione una ecuación para encontrar la velocidad de la onda.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador