Movimiento Ondulatorio y Ondas

Movimiento Ondulatorio y Ondas

• Movimiento ondulatorio: perturbación que se propaga en un punto del espacio.
• Medio material: sólidos, líquidos, gases (ej. ondas sonoras, olas).
• Vacío: luz, ondas de radio (ej. ondas electromagnéticas).
• Onda: transporte de energía sin transporte de materia.

Tipos de Ondas

• Ondas mecánicas: necesitan un medio material para propagarse (ej. sonido, olas).

• Ondas electromagnéticas: pueden propagarse en el vacío (ej. luz, rayos X).

• Clasificación por dirección de propagación:

  • Ondas transversales: oscilaciones perpendiculares a la dirección de propagación (ej. olas en el agua).
  • Ondas longitudinales: oscilaciones paralelas a la dirección de propagación (ej. ondas sonoras).

Ondas Sonoras

• Ondas mecánicas longitudinales que se propagan en un medio material.
• Compresión: moléculas se acercan, aumentando la presión local.
• Rarefacción: moléculas se separan, disminuyendo la presión local.
• Propagación: la velocidad del sonido depende del medio (aprox. 343 m/s en el aire a 20°C).

Características del Sonido

• Intensidad (volumen): medida en decibelios (dB). Mayor intensidad, mayor volumen.
• Tono (altura): depende de la frecuencia. Frecuencias bajas, sonido grave; frecuencias altas, sonido agudo. Rango de audición humana: 20 Hz a 20 kHz.
• Timbre: cualidad que permite diferenciar sonidos con la misma nota (ej. instrumentos o voces). Depende de la composición armónica de la onda.

Ultrasonidos

• Ondas sonoras con frecuencia superior a 20 kHz, inaudibles para el oído humano.
• Usos: médicos (ecografías, litotricia), industriales (control no destructivo, limpieza).
• Impedancia acústica: resistencia de un material a la propagación de ultrasonidos. Z= ρc ( ρ = densidad, c = velocidad del sonido)
• Diferencias de impedancia: provocan reflexión de los ultrasonidos. Impedancias similares permiten transmisión.
• Materiales densos/con sonido rápido: alta impedancia.

Propagación de Ultrasonidos

• Transmisión: los ultrasonidos atraviesan un material cuando las impedancias acústicas de los medios son similares.
• Atenuación: pérdida de intensidad debido a:
  • Absorción: conversión en calor.
  • Dispersión: desviación por estructuras irregulares.
• Se describe con la ecuación: I= I₀e^-μx
  • I₀: Intensidad inicial
  • I: Intensidad final
  • μ: coeficiente de atenuación
  • x: longitud de propagación
• Factores que influyen en la atenuación:
  • Espesor del material
  • Composición del material (ej: alto contenido de agua --> menor atenuacion)
  • Frecuencia de las ondas (alta frecuencia → mayor atenuación)