Onda transversal: qué es, concepto, características, ejemplos
¿Qué son las ondas transversales?
Las ondas transversales son aquellas en las que la oscilación ocurre en una dirección perpendicular a la dirección de propagación de la onda. Por el contrario, las ondas longitudinales son las ondas en las que el desplazamiento a través del medio se produce en la misma dirección en que se produce el desplazamiento de la onda.
Las ondas se propagan a través de un medio en virtud de la vibración que causan en las partículas de dicho medio. Entonces, la dirección de propagación de una onda puede ser paralela o perpendicular a la dirección en la que vibran las partículas. Por ello se marca la distinción entre ondas transversales y longitudinales.
El ejemplo más típico de onda transversal son las ondas circulares que se propagan por la superficie del agua cuando se lanza una piedra. También son ondas transversales las ondas electromagnéticas como la luz. En cuanto a las ondas electromagnéticas, se da el caso particular de que no existe vibración de partículas como sí sucede en otras ondas.
Aun así, son ondas transversales porque los campos eléctricos y magnéticos asociados a estas ondas son perpendiculares a la dirección de propagación de la onda. Otros ejemplos de ondas transversales son las ondas que se transmiten a lo largo de una cuerda y las ondas S u ondas sísmicas secundarias.
Características de las ondas transversales
Las ondas, ya sean transversales o longitudinales, tienen una serie de características que las determinan. En general, las características más importantes de una onda son las que se explican a continuación:
Amplitud de onda (A)
Se define como la distancia entre el punto más alejado de una onda y su punto de equilibrio. Dado que es una longitud, se mide en unidades de longitud (habitualmente se mide en metros).
Longitud de onda (λ)
Se define como la distancia (normalmente medida en metros) recorrida por una perturbación en un intervalo de tiempo determinado.
Esta distancia se mide, por ejemplo, entre dos crestas sucesivas (las crestas son el punto más alejado de la posición de equilibrio en la parte superior de la onda), o también entre dos valles (punto más alejado de la posición de equilibrio en la parte inferior de la onda) sucesivos.
Sin embargo, realmente se puede medir entre dos puntos sucesivos cualquiera de la onda que estén en la misma fase.
Periodo (T)
Se define como el tiempo (generalmente se mide en segundos) que tarda una onda en recorrer un ciclo completo o una oscilación. También se puede definir como el tiempo que ocupa una onda para transitar una distancia equivalente a su longitud de onda.
Frecuencia (f)
Se define como la cantidad de oscilaciones que se dan en una unidad de tiempo, normalmente un segundo. De esta forma, cuando el tiempo se mide en segundos (s), la frecuencia se mide en Hertz (Hz). La frecuencia normalmente se calcula a partir del periodo por medio de la siguiente fórmula:
f = 1/T
Velocidad de propagación de la onda (v)
Es la velocidad a la que se propaga la onda (la energía de la onda) por un medio. Se suele medir en metros por segundo (m/s). Por ejemplo, las ondas electromagnéticas se propagan a la velocidad de la luz.
La velocidad de propagación se puede calcular a partir de la longitud de onda y el periodo o la frecuencia.
V = λ / T = λ f
O simplemente dividiendo la distancia recorrida por la onda en un determinado tiempo:
v = s / t
Cresta y valle
La cresta es el punto más alto que alcanza la onda y el valle el punto más bajo.
Línea de equilibrio
Línea donde no existe oscilación de la onda.
Ejemplos de ondas transversales
Ondas electromagnéticas
Las ondas electromagnéticas son el caso más importante de ondas transversales. Una característica particular de la radiación electromagnética es que, contrariamente a las ondas mecánicas que requieren un medio por el que propagarse, no requieren un medio para propagarse y pueden hacerlo en el vacío.
Esto no quiere decir que no haya ondas electromagnéticas que se desplazan por un medio mecánico (físico). Algunas ondas transversales son ondas mecánicas, ya que requieren de un medio físico para su propagación. A estas ondas mecánicas transversales se las denomina ondas T u ondas de corte.
Además, las ondas electromagnéticas se propagan a la velocidad de la luz, que en el caso del vacío es del orden de 3 ∙ 10 8 m/s.
Un ejemplo de onda electromagnética es la luz visible, que es la radiación electromagnética cuyas longitudes de onda están comprendidas entre los 400 y 700 nm.
Ondas transversales en el agua
Un caso muy típico y muy gráfico de onda transversal es el que se da cuando se arroja una piedra (o cualquier otro objeto) al agua. Cuando esto ocurre se producen unas ondas circulares que se propagan desde el lugar en el que la piedra ha impactado en el agua (o foco de la onda).
La observación de esas ondas permite apreciar cómo la dirección de la vibración que tiene lugar en el agua es perpendicular a la dirección de desplazamiento de la onda.
Esto se observa mejor si se sitúa una boya cerca del punto de impacto. La boya asciende y desciende verticalmente según llegan los frentes de onda, los cuales se desplazan horizontalmente.
Más complicado es el movimiento de las olas en el océano. Su movimiento implica no solo el estudio de las ondas transversales, sino también la circulación de las corrientes de agua cuando pasan las ondas. Por ello, el movimiento real del agua en los mares y los océanos no se puede reducir únicamente a un movimiento armónico simple.
Onda en una cuerda
Otro caso habitual de onda transversal es el desplazamiento de una vibración por una cuerda.
Para estas ondas, la velocidad a la que se propaga la onda por la cuerda estirada viene determinada por la tensión de la cuerda y la masa por unidad de longitud de la cuerda. Así, la velocidad de la onda se calcula a partir de la siguiente expresión:
V = (T / m / L) 1/2
En esta ecuación T es la tensión de la cuerda, m su masa y L la longitud de la cuerda.
Referencias
- Onda transversal (n.d.). En Wikipedia. Recuperado de es.wikipedia.org.
- Radiación electromagnética (n.d.). En Wikipedia. Recuperado de es.wikipedia.org.
- Transverse wave (n.d.). En Wikipedia. Recuperado de en.wikipedia.org.
- Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Física y Química. Everest
- David C. Cassidy, Gerald James Holton, Floyd James Rutherford (2002). Understanding physics. Birkhäuser.
- French, A.P. (1971). Vibrations and Waves (M.I.T. Introductory physics series). Nelson Thornes.