Introducción teórica Ondas estacionarias

1. Introducción teórica

Ondas estacionarias

Las ondas estacionarias son aquellas ondas en las cuales, ciertos puntos de la onda llamados nodos, permanecen inmóviles. En este tipo de ondas, las posiciones donde la amplitud es máxima se conocen como antinodos, los cuales se forman en los puntos medios entre dos nodos.

Las ondas estacionarias son producto de la interferencia. Cuando dos ondas de igual amplitud, longitud de onda y velocidad avanzan en sentido opuesto a través de un medio se forman ondas estacionarias.

Al hablar de ondas estacionarias se debe sobrentender que son el resultado de una superposición de ondas transversales al reflejarse ya que le extremo del medio donde se propagan, es fijo. Toda onda transversal propagada en una cuerda, contiene sus propias características que son su velocidad, amplitud y su frecuencia (f); y estarán afectadas por la constante que define la densidad lineal de la cuerda.

V=(T/m)1/2

Se puede definir longitud de onda como la distancia mínima entre dos puntos cuales quiera sobre una onda que se comporta idénticamente. La frecuencia de estas ondas periódicas es definida como la tasa en el tiempo a la cual la perturbación se repite a si misma. Las ondas viajan con una velocidad especifica, la cual depende de las propiedades del medio perturbado.

Imágenes de Lissajous

Jules Lissajous (1822-1880), físico francés, se interesó por las ondas y desarrolló un método óptico para el

estudio de las vibraciones. Primero estudió las ondas producidas por un diapasón en contacto con el agua. En 1855 describió una forma de estudiar vibraciones acústicas reflejando un rayo de luz desde un espejo que se encuentra pegado a un objeto vibrante, hacia una pantalla.

Lissajous estudió las oscilaciones observadas cuando sus diapasones vibraban a frecuencias ligeramente diferentes. En este caso se observaba una elipse rotante en la pantalla.

Las figuras de Lissajous son frecuentemente llamadas curvas de Bowditch, gracias a Nathaniel Bowditch, quien las consideró en 1815, y fueron estudiadas más profundamente por Lissajous recién en 1857.

Las figuras de Lissajous tienen aplicaciones en muchas ciencias, especialmente en Física y Astronomía.

Las siguientes ecuaciones paramétricas rigen las figuras de Lissajous3

x = a sin(nt + ð), y = b sin(mt)

donde a y b son las amplitudes de las señales en x e y, respectivamente; n y m son las frecuencias de ambas ondas o señales, pero expresadas en velocidad angular (ð = 2ðf); y ð es el ángulo de fase de una señal con relación a la otra.

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