Análisis de una onda

1) Introducción

En la entrada anterior expliqué de la mejor forma que fui capaz las ondas mecánicas con sus dos variantes: transversales y longitudinales. 

Pueden leerla desde este enlace si lo desean: Click aquí para ver: entrada 1: Ondas mecánicas longitudinales y transversales

Ahora veo conveniente explicar una pregunta muy básica de este tipo de exámenes: El análisis de una onda. 

Vamos a utilizar una senoidal para su estudio (en el dibujo de abajo puede verse)

Esta pregunta es tan simple de responder como memorizarse el dibujito (casi nadie suele fallar en esto).

2) Conceptos  

2.1) Línea de potenciales.

Esto determina si la onda se encuentra en el semiciclo positivo o el negativo. Cuando está por encima de la "Línea de tiempos o Línea cero"(ver imagen)  se dice que está en el positivo y cuando está por debajo, se dice que está en el negativo.

2.2)Semiciclo

Un semiciclo no es más que "la mitad de un ciclo" o lo que es lo mismo " la curva que se forma desde la línea de tiempos hasta que vuelve otra vez a dicha línea. Les dejo otro dibujito para que se vea más claro.

La curvita positiva (+) es un semiciclo positivo y la que pone el signo menos (-) es un semiciclo negativo. 

2.3) Pico o cresta.

Si se fijan en el dibujo, no es más que "el valor más alto" de dicha onda. O lo que es lo mismo, el punto donde la onda tiene su máxima potencia

.

Imaginense que están escalando una montaña. Pues el punto más alto de ésta (el pico) es el pico o cresta de la señal. Solo que en el caso de la montaña el pico determina la altura máxima y en este caso el pico es la potencia máxima.

2.4) Seno o valle.

Es lo mismo que antes, solo que en este caso representa el punto "más negativo" de la señal.

Es decir, el punto más bajo que la señal "cae".

2.5) Valor pico a pico.

Imaginense que están montados en una "montaña rusa". Dicha montaña rusa se encuentra a una altura media de 0 metros (nivel de la tierra). Ese punto medio sería la línea de tiempos. Cuando esa montaña rusa sube a su punto más alto situado a 5 metros, estás en el "pico/cresta" del potencial positivo. En el momento en que la montaña rusa cae 10 metros (los 5 que subió + 5 por debajo de su línea central) se encuentra  a una altura de -5 metros (potencial negativo) y sería su valle o seno.

Pues muy bien, esa diferencia de altura (potencia/voltaje/corriente o lo que sea que estén midiendo) entre su valor más alto "pico positivo"  y su valle o seno (pico negativo) es el valor de pico a pico. En el ejemplo que puse, el valor de pico a pico sería de 10V en caso de estar midiendo voltaje, (5 por arriba y 5 por abajo respecto a un punto 0)

2.6) Amplitud.

Esto no es más que la "altura" de la señal desde la línea de tiempos hasta el punto máximo (valor de pico) en el dibujo se ve claramente,

2.7) Ciclo (onda completa)

Un ciclo puede formarse de "tres formas"

1) De línea de tiempo a línea de tiempo

2) De pico positivo a pico positivo (de cresta a cresta)

3) De valle a valle (de pico negativo a pico negativo)

2.8) Longitud de onda

La longitud de onda (también llamada Lambda) no es más que la "distancia" (expresada en metros) que mide un ciclo.

Un ejemplo bien sencillo es como cuando mides a una persona. Yo por ejemplo mido 1,64 metros (ya no crezco más Q_Q) y eso es porque tomando de referencia el suelo, hasta mi cabeza existen 1,64 metros.

Pues esto es igual, las ondas también tienen "longitud" al igual que nosotros xD... y ahora quizás piensen ustedes..."muy bien ¿y cómo se mide algo invisible?"

Pues muy sencillo...con unas ecuaciones bien sencillas pero que para comprenderlas mejor haré ejercicios de ejemplos al final de la entrada.

2.8.1 Fórmula para calcular la longitud de onda

De momento contentense conque  unas de las formas son:

1) Lambda = C/F

*Lambda = longitud de la onda en metros

*C= velocidad de la luz en metros por segundo

*F= frecencia y se mide en ciclos (Hertz) por segundo.

Luego veremos todo eso con más detalle, pero antes acabemos de ver los conceptos.

IMPORTANTE: Aunque la amplitud disminuya (si habéis leído mi anterior entrada sabrán que a medida que una onda se propaga, sufre pérdidas y disminuye su amplitud, como por ejemplo la voz) la longitud de onda ES SIEMPRE LA MISMA. 

Para entender esto imaginen por ejemplo un muelle. El muelle mide por ejemplo 30 centímetros (amplitud) pues por mucho que aplasten el muelle, su anchura (longitud de onda) será siempre la misma. La "altura" es una cosa y el "ancho" es otra bien distinta. Evidentemente esto es solo un ejemplo para que se entienda la idea.

2.9) Frecuencia.

¿Con qué frecuencia vuestro amigo amigo del alma os visita a casa? ¿1 vez al día? ¿1 vez a la semana?

Pues eso es la frecuencia. Las veces que "se repite algo" por unidad de tiempo. En ondas ese "algo" son los ciclos y se mide en segundos. Así pues "La frecuencia son las veces que un ciclo se repite en un segundo"

Así que cuando escuchen por ejemplo que una onda tiene una frecuencia de 50 Hz (hercios) significa que en 1 segundo, han pasado 50 ciclos.

2.9.1 Fórmula para calcular la frecuencia

F= 1/T.

*F= frecuencia

*1= número 1 (xD)

*T = periodo

10) Periodo

El periodo es tan simple de definir como "El tiempo que tarda una onda en dibujar un ciclo". 

Pongamos de nuevo el ejemplo de la montaña rusa.

Nosotros en una montaña rusa, subimos y bajamos ¿Pero cuánto tardamos en subir y bajar? pues ese tiempo es el periodo...el tiempo que tarda una onda en formar un ciclo completo.

2.10.1 Fórmula para calcular el periodo

T= 1/F

*T = periodo

*1 = número 1

*F = frecuencia

3) Dudas frecuentes entre alumnos, pequeño resumen

Seguramente en un primer momento halla dudas (yo también las tuve) así que os ahorraré la agonía y resumiré algunos de los problemas que los alumnos solemos tener.

3.1) Diferencia entre longitud de onda , frecuencia y periodo.

*La longitud de onda es lo que mide un ciclo de esa onda (ya sea de pico a pico, de valle a valle o de línea de tiempo a línea de tiempo) y se mide en metros. Es algo así como "lo que mide una carretera"

*La frecuencia es simplemente el número de veces que una onda completa se repite en un segundo.

*El periodo no es más que el tiempo que tarda una onda desde que se forma, hasta que termina un ciclo.

4) Ejercicio simple para aplicar lo aprendido hasta ahora.

4.1) Calcular la velocidad si se tiene una frecuencia de 2.500Hz y una longitud de onda de 13,74 cm.

Resolver esto es muy fácil. Lo primero que tenemos que saber es que la longitud de onda debe medirse en metros. Así que convertimos los 13.74cm en metros (es tan simple como dividir por 100)

Ahora aplicamos la fórmula de que la velocidad es "C = F x lambda" (eso sale de la fórmula que vimos anteriormente en el que lambda = C/F) lo único que se ha hecho es despejar la C (velocidad).

Entonces C = 0.1374 metros multiplicado por  2500Hz. El resultado es 343.5 metros por segundo.

y así, con estas sencillas ecuaciones (al final despejando se obtiene unas cuantas a partir de 1) se puede realizar bastantes ejercicios.

5) Peticiones y agradecimientos

Bueno amigos y amigas. Hasta aquí otra pregunta muy frecuente en este tipo de exámenes. Son muchos conceptos pero todo se resumen al final en aprenderse un poco el dibujito y en comprender un par de ideas.

Para cualquier duda que esté dentro de mis posibilidades responderé con gusto. Se agradece infinitamente algún comentario sobre si gusta o no mi trabajo, como poder mejorar, correcciones si ven que algo falla, y en general, cualquier cosita que deseen aportar. 

Del mismo modo si os ha gustado son libres de recomendar mi blog y darle a "me gusta". A cualquier trozo de información que deseen coger, dar los créditos sobre que soy el autor original.

 Muchas gracias y les invito a que sigan leyendo mis humildes explicaciones :D

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