La amplitud resultante de dos ondas superpuestas

Olas a nuestro alrededor

Las olas no se limitan a viajar por el agua; están en todos lados. Cada sonido que escuchas consiste en ondas sonoras. Toda la luz que podemos ver consiste en ondas electromagnéticas. Te bombardean con olas todo el día y toda la noche.

Dado que las olas viajan a nuestro alrededor todo el tiempo, en algún momento deben entrar en contacto entre sí. ¿Se chocan entre sí y se detienen, se atraviesan sin interactuar o hacen algo completamente diferente? En esta lección, veremos lo que sucede cuando dos ondas chocan entre sí. Específicamente, nos centraremos en cómo esto afecta el desplazamiento máximo o amplitud de las ondas.

Superposición de ondas

Cuando dos ondas entran en contacto entre sí, no chocan. Se atraviesan sin ningún cambio en su velocidad o dirección original. Sin embargo, interactúan a medida que se atraviesan. Solo las ondas del mismo tipo pueden interactuar directamente entre sí. Esto significa que una onda de sonido puede interactuar con otra onda de sonido, o una onda de luz puede interactuar con otra onda de luz, pero una onda de sonido no puede interactuar con una onda de luz.

A la interacción de ondas entre sí la llamamos interferencia de ondas . Describimos cómo estas ondas interactúan a través del principio de superposición , que establece que dos ondas interferentes provocan un desplazamiento en el medio por el que viajan, aunque es igual a la suma de los desplazamientos de las ondas individuales.

Para intentar comprender mejor el principio de superposición, veamos un ejemplo de lo que obtenemos cuando dos ondas interfieren entre sí.

Ondas superpuestas rojas y verdes

La onda resultante es la onda violeta creada por las ondas roja y verde que interfieren entre sí. Al usar la cuadrícula, puede ver que el desplazamiento resultante en cualquier punto dado de la onda resultante es igual a la suma de los desplazamientos de las otras dos ondas en ese mismo punto en el eje x. Esencialmente, las olas se superponen para crear una ola más grande o más pequeña, dependiendo de cómo interactúan.

El desplazamiento máximo de una onda se conoce como amplitud . La amplitud de una onda periódica se ubica en el punto más alto en sus picos y en el punto más bajo en sus valles. Aquí tenemos una amplitud positiva y una amplitud negativa. En este caso, el signo negativo está ahí para mostrar la dirección del desplazamiento. Una de las amplitudes está en la dirección opuesta a la otra, pero la magnitud del desplazamiento es la misma.

Gráfico de desplazamiento frente a tiempo que muestra la amplitud

Dado que la amplitud de una onda es solo el desplazamiento máximo de una onda, podemos usar el principio de superposición para encontrar la amplitud de una onda resultante. La amplitud resultante de la onda que obtenemos a través de la combinación de las dos ondas interferentes es igual a la suma de los desplazamientos de esas dos ondas en el mismo lugar que la amplitud de la onda resultante.

Interferencia constructiva

Cuando tiene dos ondas superpuestas, hay dos tipos diferentes de interferencia que pueden ocurrir. El primero de ellos se llama interferencia constructiva . Obtenemos este tipo de interferencia cuando los desplazamientos de las dos ondas están en la misma dirección. Con interferencia constructiva, la amplitud resultante será mayor en magnitud que la magnitud del desplazamiento de la mayor de las dos ondas interferentes.

Gráfico de interferencia constructiva

Interferencia destructiva

El segundo caso ocurre cuando los desplazamientos de las dos ondas son en direcciones opuestas. A esto lo llamamos interferencia destructiva . La amplitud resultante será menor en magnitud que la magnitud del desplazamiento de la mayor de las dos ondas interferentes. Cuando solo miramos la magnitud de un desplazamiento o amplitud, significa que no nos preocupa la dirección. En este caso, eso significa que se ignora el signo negativo.

Gráficos de interferencia destructiva

Resumen de la lección

Cuando dos ondas del mismo tipo se atraviesan, interactúan creando interferencias de ondas. Describimos esta interacción con el principio de superposición , que establece que dos ondas interferentes crean un desplazamiento en el material por el que viajan igual a la suma de sus desplazamientos individuales.

Dado que la interferencia de la onda afecta el desplazamiento de la onda, tiene sentido que también afecte la amplitud. La amplitud es el desplazamiento máximo de la onda. La amplitud resultante de dos ondas interferentes es igual a la suma de los desplazamientos de esas dos ondas en el mismo lugar que la amplitud de la onda resultante.

Hay dos tipos principales de interferencia denominados interferencia constructiva y destructiva. La interferencia constructiva ocurre cuando los desplazamientos de dos ondas están en la misma dirección. La amplitud resultante es entonces mayor en magnitud que la magnitud del desplazamiento de la onda de interferencia más grande. La interferencia destructiva ocurre cuando dos ondas interferentes tienen desplazamientos en direcciones opuestas. Esta vez, la amplitud resultante es menor en magnitud que la magnitud del desplazamiento de la onda interferente más grande.