Velocidad y Ecuación de Onda

¿Qué es una onda?

Una onda es una perturbación que se propaga transportando energía sin transportar materia.

Características de las ondas

Amplitud (A)

Máximo desplazamiento desde el equilibrio.

Longitud de onda (λ)

Distancia entre dos puntos equivalentes consecutivos.

Unidad: metros (m)

Período (T)

Tiempo en completar un ciclo.

Unidad: segundos (s)

Frecuencia (f)

Número de ciclos por segundo.

f = 1/T Unidad: Hertz (Hz)

Velocidad de la onda

Fórmula principal

v = λ × f = λ/T

Donde:

• v = velocidad (m/s)
• λ = longitud de onda (m)
• f = frecuencia (Hz)
• T = período (s)

Ecuación de onda

Forma general

y(x,t) = A·sen(kx - ωt + φ)

Donde:

• k = 2π/λ (número de onda)
• ω = 2πf (frecuencia angular)
• φ = fase inicial

Tipos de ondas

Por dirección de vibración

• Transversales - Perpendicular a la propagación (luz)
• Longitudinales - Paralela a la propagación (sonido)

Por medio de propagación

• Mecánicas - Necesitan medio (sonido, agua)
• Electromagnéticas - No necesitan medio (luz)

Velocidades de ondas comunes

OndaVelocidad Luz en vacío3×10⁸ m/s Sonido en aire340 m/s Sonido en agua1,500 m/s Sonido en acero5,000 m/s

Ejemplo resuelto

Una onda tiene frecuencia de 50 Hz y longitud de 2 m.

Velocidad:

v = λ × f = 2 × 50 = 100 m/s

Período:

T = 1/f = 1/50 = 0.02 s