Las ondas transfieren energía
¿Ha estado alguna vez en un evento deportivo cuando ocurrió la ‘ola’? Es divertido ver a todos ponerse de pie cuando es su turno, creando una ola que se mueve entre la multitud. Pero, ¿alguna vez te has parado a pensar en esta ola y cómo funciona?
Es posible que haya notado que mientras la ola se abre camino alrededor del estadio, las personas que hacen la ola no tienen que hacer nada más que levantarse y volver a sentarse. En otras palabras, la gente se mueve verticalmente en sus asientos mientras la ola se mueve horizontalmente alrededor del estadio.
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Esto se debe a que las ondas transfieren energía y no masa. Por ejemplo, una ola en el océano no transfiere partículas de agua de un lugar a otro, sino que esas partículas simplemente se mueven hacia arriba y hacia abajo perpendicularmente o en ángulo recto al movimiento de la onda horizontal. Esto sucede cuando la energía se transforma de energía potencial o ‘almacenada’ a energía cinética o de ‘movimiento’, y luego de nuevo a energía potencial.
Piense en su participación en la ola del estadio. Empiezas en una posición sentada, que es energía potencial. Luego cambia a una posición de pie, convirtiendo esa energía almacenada en movimiento o energía cinética.
A medida que alcanza la posición de pie, disminuye la velocidad y una vez más su energía se convierte de nuevo en energía potencial. Al volver a sentarse, la energía se convierte de nuevo en energía cinética, y cuando se sienta completamente, esa energía se convierte de nuevo en energía potencial.
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Cómo se transfiere la energía
Entonces, ¿cómo se transfiere la energía a través de una onda? Ya sea aire, agua o de otro modo, la energía se transfiere a través de las vibraciones de las partículas del medio. Entonces, una onda de agua transfiere energía a través de la vibración de las partículas de agua, las ondas de sonido viajan a través de la vibración de las partículas de aire o las partículas de un líquido o sólido, y los campos electromagnéticos y magnéticos vibran para transferir energía a través de ondas electromagnéticas.
Como sabrá, no todas las olas tienen el mismo tamaño, forma o velocidad.
- La amplitud de una ola es la altura de una ola desde su posición de reposo (NO la altura de la ola de arriba a abajo).
- La longitud de onda es la longitud de la onda medida desde un punto de la onda hasta el mismo punto de la siguiente. Esto podría ser desde la cresta (la parte superior de una ola) hasta la cresta de la siguiente ola, o podría ser desde el valle (parte inferior de una ola) hasta la siguiente. Siempre que sea el mismo punto en cada ola, no importa desde dónde lo midas.
- La frecuencia de onda es la frecuencia con la que se produce una onda en cada segundo, o el número de ondas en ese período de tiempo.
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Ejemplos de transferencia de energía
Todos estos términos están relacionados con la cantidad de energía en una onda. Por ejemplo, una onda de agua que tiene una gran amplitud (es muy alta) y una longitud de onda larga es una onda con mucha energía. Este es el caso de los tsunamis, que son olas de agua peligrosas que tienen un gran impacto.
Aunque las ondas electromagnéticas viajan a la misma velocidad, pueden variar en su frecuencia y longitud de onda, una relación que es inversamente proporcional , es decir, a medida que una se hace más grande, la otra se hace más pequeña.
Entonces, a medida que aumenta la frecuencia (lo que significa que se producen más ondas), la longitud de onda disminuye. Y a medida que la frecuencia disminuye (se producen menos ondas), la longitud de onda aumenta.
Por ejemplo, los rayos X que se utilizan para ver los huesos dentro de su cuerpo tienen mucha energía porque tienen una frecuencia alta y una longitud de onda corta. Por otro lado, las ondas de radio, que es lo que utilizan los teléfonos móviles para transmitir información, tienen una frecuencia mucho más baja y una longitud de onda más larga, lo que significa que tienen menos energía.
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Resumen de la lección
Las ondas permiten que la energía se transfiera sin la transferencia de masa. Esto se puede ver en ‘la ola’ en un evento deportivo, con tsunamis, e incluso con teléfonos celulares y equipos médicos como máquinas de rayos X.
La energía se transfiere en ondas a través de la vibración de las partículas, pero las propias partículas se mueven de forma perpendicular al movimiento horizontal de la onda. La energía se transforma entre energía potencial (almacenada) y cinética (movimiento) a medida que las partículas pasan del reposo al movimiento y vuelven al reposo.
Las ondas tienen diferentes componentes, como su
- amplitud o altura desde el reposo
- longitud de onda , o la longitud de la onda
- frecuencia , o cuántas ondas se producen en un segundo
Las longitudes de onda se miden de cresta (arriba) a cresta o de valle (abajo) a valle, y son inversamente proporcionales a la frecuencia de la onda. Esto significa que a medida que aumenta la frecuencia, la longitud de onda disminuye y viceversa. Las ondas electromagnéticas viajan a la misma velocidad pero varían en frecuencia y longitud de onda.
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