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Las ondas son un modelo para representar movimientos periódicos en el tiempo, se caracterizan por solo permiten la propagación de energía, nunca de materia. Las ondas se pueden clasificar según: su naturaleza, según su perturbación y según el frente de onda. A continuación detallamos cada una de ellas.
La naturaleza de una onda está dada por la naturaleza que genera la perturbación y, por tanto, la fuente de energía de propagación de la onda. Existen dos tipos de fuentes, las mecánicas y las electromagnéticas. Las primeras, las partículas que vibran, tienen una masa definida, estando la masa de la fuente directamente relacionada con la energía de la onda. La segunda, las partículas que vibran, son de naturaleza eléctrica, estando directamente relaciona la energía de la onda con la carga de la fuente.
Las ondas mecánicas son aquellas que necesitan de un medio material para propagarse. Las características físicas del medios como son la temperatura, la densidad, viscosidad, elasticidad, etc. Mientras más denso es el medio y más tenso, entonces la rapidez de propagación es mayor.
Las ondas mecánicas pueden ser longitudinales como el sonido y las ondas sísmicas P, o pueden ser transversales como las olas del mar, o las ondas sísmicas S.
Las ondas electromagnéticas en su mayoría son producida por la vibración de una carga eléctrica la que genera simultáneamente una onda transversal de campo eléctrico, y otra perpendicular a la anterior también transversal de campo magnético. La diferencia de fase entre ambas ondas son las responsables de los distintos tipos de polarización.
Esta ondas tienen la particularidad de poder propagarse en el vacío a una velocidad de 299.792.458 m/s, que se simboliza con c y se conoce como velocidad de la luz.
Las ondas son un mecanismo de propagación de energía, de una perturbación en el espacio o a través de un medio. No hay propagación de materia o cargas eléctricas, solo energía. La manera como vibran las partículas y la dirección finalmente de propagación de la onda, determinarán si estas son longitudinales o transversales.
Las ondas longitudinales son aquellas cuyo frente de onda viaja en la misma dirección que la vibración de sus partículas, es decir, de su perturbación. Estas ondas son principalmente de tipo mecánica.
Las ondas transversales son aquellas donde el frente de onda viaja de manera perpendicular a la dirección de vibración de las partículas, de decir, de su perturbación. Estas ondas pueden ser de tipo. mecánica o electrómagnéticas.
Con respecto a la propagación de la energía en el espacio, esta puede ser de manera lineal, bidimensional o tridimensional, lo cual dependerá de las condiciones del medio y carcacterísticas del medio.
Las ondas unidimensionales son aquellas que se propagan a lo largo de una sola dirección del espacio, como las ondas en los muelles o en las cuerdas. Si la onda se propaga en una dirección única, sus frentes de onda son planos y paralelos.
Las ondas bidimensionales son aquellas generadas por un foco puntual, donde la perturbación en el medio se propaga en el plano. Por ejemplo, las ondas que genera una piedra al caer a un estanque, el frente de ondas es circular, con centro en el foco de la onda.
Son aquellas ondas que se propagan en tres direcciones. Las ondas tridimensionales pueden ser esféricas o cilíndricas. Para las primeras el frente de ondas son esferas concéntricas que salen de la fuente de perturbación expandiéndose en todas direcciones. También pueden ser cilíndricas si la fuente tiene una forma rectangular. El sonido es una onda tridimensional, longitudinal, mecánica y esférica. La luz es una onda electromagnética tridimensional, transversal, electromagnética y podría ser esférica según la geometría de la fuente.
Este ha sido el mejor video-animación que he encontrado sobre cómo sería la propagación de una onda sonora en tres dimensiones. Lo difícil de imaginar es que el medio debe perturbarse de manera paralela al sentido de la propagación, por lo que sería como esferas expandiéndose desde la fuente sonora.