Ondas

El tema de ondas cierra el temario de Ingeniería y Ciencias Físico Matemáticas del IPN y exige más que describir una onda: se calcula su velocidad según el medio, se analizan modos de vibración y se aplican los fenómenos ondulatorios al sonido y a la luz.

Qué debes dominar

• Descripción de la onda: amplitud, longitud de onda, periodo, frecuencia, v = λ · f.
• Ondas en una cuerda: v = √(T / μ), donde T es la tensión y μ la masa por unidad de longitud.
• Superposición e interferencia: constructiva y destructiva.
• Ondas estacionarias: nodos y antinodos; en una cuerda fija en ambos extremos, f_n = n · v / (2L).
• Sonido: intensidad, nivel en decibeles, resonancia y efecto Doppler.
• Fenómenos de la luz: reflexión, refracción, difracción e interferencia.

Ejemplo: una cuerda de 0.5 m con tensión de 100 N y μ = 0.01 kg/m propaga ondas a √(100 / 0.01) = 100 m/s. Su frecuencia fundamental es 100 / (2 · 0.5) = 100 Hz, y el segundo armónico es de 200 Hz. Si se aumenta la tensión al cuádruple, la velocidad se duplica y también lo hace la frecuencia fundamental.

Cómo practicarlo

Con una cuerda de guitarra o un tubo en resonancia, con preguntas de cómo cambia la frecuencia al modificar tensión o longitud, y con el efecto Doppler de una fuente que se acerca o se aleja. También se pide identificar interferencia constructiva o destructiva.

Errores comunes

• Olvidar la raíz cuadrada en la velocidad de la cuerda.
• Creer que la frecuencia depende de la amplitud.
• Confundir nodos con antinodos al dibujar un modo.
• Decir que una onda estacionaria transporta energía de un extremo a otro.