Resumen de Fundamentos de Ondas y Vibraciones

## Introducción Las ondas son perturbaciones que transportan energía a través de un medio o del espacio sin transporte neto de materia. En este material veremos cómo se clasifican las ondas según distintos criterios, con definiciones claras, ejemplos y aplicaciones prácticas. No se incluye contenido sobre "Ondas y sonido" ni "Vibraciones y oscilaciones", que se tratan en otras unidades. > **Definición:** Una onda es una perturbación que se propaga en el espacio o en un medio transfiriendo energía y, en algunos casos, momento, sin que las partículas del medio se desplacen permanentemente con la onda. ## Criterios generales de clasificación Presentamos cinco criterios comunes para clasificar las ondas. Para cada criterio explicamos las categorías, damos ejemplos y aplicaciones. ### 1) Medio de propagación - **Ondas mecánicas**: requieren un medio material (sólido, líquido o gas) para propagarse. - Ejemplos: perturbación que se propaga sobre el agua, ondas sísmicas. - Aplicaciones: estudios geofísicos, ingeniería civil para evaluar estructuras. - **Ondas electromagnéticas**: no requieren medio material; pueden viajar en el vacío. - Ejemplos: luz, radiación infrarroja, ondas de radio. - Aplicaciones: comunicaciones inalámbricas, imágenes médicas (rayos X, microondas). > **Definición:** Las ondas mecánicas necesitan un medio material para propagarse; las ondas electromagnéticas pueden propagarse en el vacío. ### 2) Dirección de oscilación de las partículas del medio - **Ondas longitudinales**: las partículas del medio oscilan en la misma dirección en que se propaga la onda. - Ejemplo: sonido (no desarrollado aquí en detalle por estar en otro tema). - **Ondas transversales**: las partículas oscilan perpendicularmente a la dirección de propagación. - Ejemplo: ondas en una cuerda. > **Definición:** En ondas longitudinales la oscilación es paralela a la propagación; en transversales es perpendicular. ### 3) Extensión en el tiempo y el espacio (viajeras vs estacionarias) - **Ondas viajeras**: se desplazan desde la fuente transportando energía a lo largo de distancias grandes. - Ejemplo: ondas sísmicas que viajan por la Tierra. - **Ondas estacionarias**: resultan de la superposición de dos ondas viajeras idénticas que se propagan en sentidos opuestos; la distribución espacial de amplitud no se desplaza en el tiempo. - Característica: aparecen nodos (puntos con amplitud cero) y antinodos. > **Definición:** Una onda estacionaria es una onda inmóvil en el espacio creada por la superposición de ondas viajeras opuestas. ### 4) Periodicidad - **Ondas periódicas**: los pulsos o perturbaciones se repiten con un período constante $T$; también llamadas ondas armónicas cuando tienen forma sinusoidal. - Propiedades: frecuencia $f = 1/T$, longitud de onda $\lambda$, velocidad de fase $v = f\lambda$. - Ejemplo: ondas electromagnéticas monocromáticas. - **Ondas no periódicas**: los pulsos se generan en intervalos irregulares; no existe un período constante. - Ejemplo: una perturbación única sobre la superficie del agua. > **Definición:** Una onda periódica repite su forma en el tiempo con período $T$; una no periódica no lo hace. ### 5) Dimensionalidad de propagación - **Ondas unidimensionales**: se propagan a lo largo de una sola dimensión espacial. - Ejemplo: onda en una cuerda larga ideal. - **Ondas bidimensionales**: se propagan sobre una superficie o en dos dimensiones del plano; también llamadas superficiales. - Ejemplo: ondas en la superficie del agua. - **Ondas tridimensionales**: se propagan en las tres direcciones del espacio. - Ejemplo: muchas ondas electromagnéticas y sonoras en espacio abierto. > **Definición:** La dimensionalidad de una onda indica en cuántas dimensiones espaciales la perturbación se propaga efectivamente. ## Comparación rápida (tabla) | Criterio | Categoría A | Categoría B | Ejemplo práctico | |---|---:|---|---| | Medio de propagación | Mecánica | Electromagnética | Agua vs radio