El interior de la tierra
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¿Sabes cómo es nuestro planeta por dentro? Probablemente hayas visto imágenes como la de arriba que muestran las capas dentro de la tierra. Tienes la corteza en el exterior, el manto debajo y luego el núcleo exterior e interior. Los científicos nos dicen que el manto está hecho de roca sólida, mientras que el núcleo externo es líquido. El núcleo interno, dicen, vuelve a ser sólido.
Pero, ¿cómo saben los científicos todo eso? Nadie ha excavado jamás en las capas internas de la tierra. ¿Cómo podemos afirmar que sabemos lo que hay ahí abajo, o si las capas están en forma sólida o líquida? Bueno, lo crea o no, tenemos evidencia legítima del estado de las capas internas de la tierra. Para entenderlo todo, tendremos que aprender un poco más sobre las olas.
Ondas transversales
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Cuando imagina una onda en su mente, probablemente visualice una onda transversal. Parece una línea ondulada con picos y valles, que llamamos crestas y valles. En una onda transversal , las partículas del medio se mueven perpendicularmente a la dirección de viaje de la onda.
Imagínese una fila de personas todas tomadas de la mano. Si la primera persona de la izquierda saltaba hacia arriba y hacia abajo, tiraba de la mano de la siguiente persona en la fila, haciéndola saltar hacia arriba y hacia abajo también. Esto continuaría por la línea a la derecha hasta que todos hubieran saltado arriba y abajo. Las personas son como las partículas en un medio. Se mueven hacia arriba y hacia abajo mientras la ola se mueve de izquierda a derecha. Este tipo de onda recibe su nombre del hecho de que las partículas se mueven en una dirección transversal a la dirección de la onda.
Las ondas transversales pueden ser de naturaleza mecánica o electromagnética. Una onda mecánica es una perturbación que viaja a través de un medio, como una cuerda vibrante. Por el contrario, una onda electromagnética, como la luz o las ondas de radio, no necesita un medio y puede viajar a través del espacio vacío. Si bien todas las ondas electromagnéticas son transversales, las ondas mecánicas pueden ser transversales o longitudinales, lo que nos lleva al siguiente tipo de onda.
Ondas longitudinales
En una onda longitudinal , las partículas del medio se mueven en paralelo a la dirección de viaje de la onda. Volvamos a nuestra línea de personas para ver cómo se vería esto.
En este escenario, en lugar de que la persona de la izquierda salte hacia arriba y hacia abajo, se topa con la persona que está a su lado. Ahora, esta próxima persona que pierda el equilibrio chocará con la persona que está a su lado, y así sucesivamente. A medida que cada persona recupera el equilibrio, regresa al lugar donde estaba antes de ser molestada de manera tan grosera.
Como podemos ver, la ola viajó nuevamente de izquierda a derecha, pero esta vez el movimiento de la gente también fue de izquierda y derecha. Para ayudarnos a recordar esta relación, podemos pensar en cómo es el movimiento de las partículas a lo largo de la onda longitudinal.
Mientras que las ondas transversales tienen crestas y valles, las ondas longitudinales tienen compresiones y rarefacciones.
- Una compresión es donde la densidad del medio de onda es más alta. En nuestra línea de personas, aquí era donde la gente se chocaba entre sí.
- Una rarefacción es donde la densidad del medio de onda es más baja. En nuestra línea, esto ocurrió justo después de la compresión, donde las personas se dispersaron, tratando de recuperar el equilibrio.
Al igual que la longitud de onda de una onda transversal es la distancia de cresta a cresta o de valle a valle, la longitud de onda de una onda longitudinal es la distancia entre compresiones o entre rarefacciones.
Viajando a través de sólidos, líquidos y gases
Cuando se trata de ondas mecánicas, las ondas transversales y longitudinales no son iguales. Mientras que una onda longitudinal puede viajar a través de sólidos, líquidos y gases, las ondas transversales solo pueden viajar a través de sólidos. Para entender por qué es así, volvamos a nuestra línea de personas que estaban saltando arriba y abajo.
Cuando los vimos antes, todos estaban tomados de la mano, lo que permitió que una persona tirara de la siguiente. Este vínculo entre personas es como un objeto sólido, donde las partículas están fuertemente conectadas entre sí.
Ahora, imagina que la gente dejó de tomarse de la mano y la primera persona saltó. No pasa nada. Sin una conexión fuerte, una persona no puede hacer que las demás salten. Esto es como un líquido o gas donde las partículas no están fuertemente conectadas entre sí.
Por otro lado, se puede transmitir una onda longitudinal tanto si las personas como las partículas están fuertemente unidas o no. Todo lo que tienen que hacer es chocar entre sí para mover la ola.
Ahora, es posible que se esté preguntando acerca de todas esas olas de agua que ha visto en la playa. Esas sí que parecen ondas transversales y, en cierto sentido, lo son. Pero, las ondas que está viendo son en realidad una combinación especial de ondas transversales y longitudinales, llamadas ondas superficiales. Una onda puramente transversal no puede viajar a través de un líquido.
Ondas sísmicas
La incapacidad de las ondas transversales para viajar a través de líquidos jugó un papel importante en el descubrimiento de la composición en capas de la tierra. Cada vez que ocurre un terremoto, envía ondas sísmicas en forma de ondas P longitudinales y ondas S transversales. A medida que los instrumentos se volvieron más sensibles, los geólogos aprendieron que las ondas sísmicas de un solo terremoto se podían medir en lugares de todo el mundo.
Sin embargo, también aprendieron que solo las ondas P longitudinales llegaban al lado opuesto de la tierra. Algo estaba bloqueando las ondas S transversales. Sabiendo que las ondas transversales solo podían viajar a través de material sólido, los científicos llegaron a la conclusión de que el núcleo exterior de la Tierra era en realidad un líquido.
Resumen de la lección
Las ondas se pueden dividir en dos grupos principales: ondas transversales y ondas longitudinales. En una onda transversal, las partículas del medio se mueven perpendicularmente a la dirección de viaje de la onda. Las ondas transversales se caracterizan por picos y valles, llamados crestas y valles.
En una onda longitudinal, las partículas del medio se mueven en paralelo a la dirección de viaje de la onda. Este tipo de onda se caracteriza por zonas de alta y baja densidad en el medio, llamadas compresiones y rarefacciones.
Mientras que una onda longitudinal puede viajar a través de sólidos, líquidos y gases, las ondas transversales solo pueden viajar a través de sólidos.
Los resultados del aprendizaje
Después de completar esta lección, podrá:
- Contrasta las características de las ondas transversales y longitudinales.
- Definir compresiones y rarefacciones.
- Explica por qué las ondas transversales solo pueden viajar a través de sólidos.
- Resuma cómo los científicos usaron ondas sísmicas para determinar que el núcleo externo de la Tierra es un líquido
Continua con:
- ¿Qué es el Movimiento Oscilatorio y Ondas Mecánicas en Física?
- Lección sobre ondas transversales
- Estudios Longitudinales: Definición, diseño y tipos
- Ondas P y Ondas S: Definición, causas y ecuaciones
- Ritmo en Ondas Sonoras
- Ondas Electromagnéticas: Tipos e historia
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