Onda armónica y(x, t) = A · sin(k·x − ω·t + φ). Ajusta los parámetros y observa cómo cambian λ, T, k y ω.
Magnitudes derivadas
Guía de Ondas e Interferencia
Onda viajera, superposición y modos normales
Magnitudes de una Onda
| Magnitud | Símbolo | Fórmula | Unidad | Significado físico |
|---|---|---|---|---|
| Amplitud | A | — | m | Máximo desplazamiento desde el equilibrio. |
| Frecuencia | f | 1/T | Hz | Oscilaciones por segundo en un punto fijo. |
| Periodo | T | 1/f | s | Tiempo de una oscilación completa. |
| Longitud de onda | λ | v/f | m | Distancia entre dos puntos en el mismo estado de oscilación. |
| Velocidad | v | λ·f | m/s | Velocidad de propagación de la perturbación. |
| Número de onda | k | 2π/λ | rad/m | Cuántos radianes de fase hay por metro. |
| Frecuencia angular | ω | 2π·f | rad/s | Cuántos radianes de fase pasan por segundo. |
| Fase | φ | k·x − ω·t + φ₀ | rad | Estado del oscilador en un punto y un instante. |
Casos de Uso Reales
Estudiante de secundaria/bachillerato
Comprende qué es λ y cómo cambia con la velocidad y la frecuencia. Visualiza la diferencia entre onda viajera (se desplaza) y estacionaria (se mantiene en su sitio).
Estudiante universitario de ingeniería acústica
Diseña salas y cajas acústicas: el modo fundamental y los armónicos en tubos abiertos o cerrados explican por qué un instrumento suena como suena.
Músico curioso
Entiende por qué la guitarra produce armónicos (modos n=1,2,3…) y por qué un clarinete (tubo cerrado) suena más grave que una flauta (abierto) de la misma longitud.
Profesor de física
Lleva al aula la doble rendija de Young, el patrón de interferencia y la formación de modos normales sin necesidad de laboratorio físico.
Preguntas Frecuentes
Si una onda llega con una cresta y la otra con un valle de la misma amplitud, se cancelan instantáneamente: es interferencia destructiva. Esto requiere fuentes coherentes (misma frecuencia y diferencia de fase estable).
Tip: en la pestaña interferencia, prueba el preset “Fuentes opuestas”: las líneas blancas son nodos donde nunca hay desplazamiento.
Constructiva: la diferencia de camino Δr es múltiplo entero de λ (con fuentes en fase). Destructiva: Δr es múltiplo impar de λ/2. Si hay diferencia de fase Δφ, se añade el término (Δφ/2π)·λ.
La viajera transporta energía y su patrón espacial se desplaza. La estacionaria es la superposición de dos ondas viajando en sentidos opuestos: el patrón espacial queda fijo y solo varía su amplitud en el tiempo.
En el extremo cerrado el aire no puede moverse (nodo de desplazamiento), y en el abierto sí (antinodo). Solo encajan ondas con un cuarto de longitud de onda impar dentro del tubo: f_n = (2n-1)·v/(4L).
Es el experimento que demuestra la naturaleza ondulatoria de la luz. Dos rendijas separadas se comportan como dos fuentes coherentes, generando un patrón de franjas claras y oscuras equivalente al que ves en la pestaña Interferencia.
En un medio no dispersivo (cuerda ideal, aire en condiciones normales) v solo depende del medio: v = √(T/μ) en cuerdas, v ≈ 343 m/s en aire a 20 °C. La frecuencia y la longitud de onda se ajustan entre sí para mantener v = λ·f.
Cómo Resolver un Problema de Ondas — Paso a Paso
¿Viajera, estacionaria, superposición de dos? ¿En cuerda, aire, agua, electromagnética? Cada caso tiene fórmulas específicas.
Frecuencia en Hz, longitud en metros, ángulos en radianes. Cuidado con cm vs m y kHz vs Hz.
Es la primera ecuación que deberías escribir en cualquier problema de ondas. Te da λ si conoces v y f, o viceversa.
En estacionarias: ¿qué hay en cada extremo? En interferencia: ¿cuál es la diferencia de camino Δr y la diferencia de fase Δφ?
Si haces L muy grande, la fundamental debe bajar. Si la frecuencia se duplica, λ debe reducirse a la mitad. Si Δr = 0, debe haber máximo (siempre que Δφ = 0).
Mejores Prácticas
Las funciones sin/cos del simulador y de física esperan radianes. Si llega un dato en grados, convierte con π/180.
v depende del medio, f depende de la fuente, λ se calcula con λ = v/f. Cambiar uno cambia los otros.
Si las fuentes están en posiciones simétricas y en fase, el eje central siempre tendrá máximo (Δr = 0).
Los nodos no se mueven; los antinodos oscilan al máximo. Cada modo n tiene n+1 nodos y n antinodos en una cuerda fija-fija.
Si v = 343 m/s y f = 440 Hz, entonces λ ≈ 0,78 m, no 78 cm escritos como “78”. Mantén todo en SI.
Antes de mover sliders al azar, prueba los presets para ver qué patrón corresponde a cada situación canónica.
- Confundir longitud de onda λ (espacio) con periodo T (tiempo). λ se mide en m, T en s.
- Calcular sin/cos en grados cuando el simulador y las fórmulas usan radianes.
- Sumar dos ondas con frecuencias distintas y esperar un patrón estable: la superposición clásica solo da patrones fijos si las fuentes son coherentes.
- Ignorar la diferencia de fase Δφ: dos ondas en oposición de fase generan nodos donde las en fase darían máximos.
- Confundir nodo (desplazamiento siempre cero) con antinodo (oscilación máxima). Aparecen en posiciones distintas.
- Asumir que la velocidad de la onda depende de la frecuencia. En medios no dispersivos, v depende solo del medio.