Onda mecánica longitudinal y transversal

Introducción

Estoy seguro de que a muchos de ustedes acabaron frustrados cuando el profesor les intentó explicar estos conceptos (en mi caso mi profesor mola y me lo explicó muy bonito <3)

El motivo es que en la inmensa mayoría de páginas la explicación que les ofrecen es de este tipo:

"Una onda mecánica es una perturbación de las propiedades mecánicas de un medio material (posición, velocidad y energía de sus átomos o moléculas) que se propaga en el medio."

Y claro...ustedes como alumnos al leer eso se quedan incluso más perdidos que antes de iniciar la búsqueda. En esta entrada que corresponde a una de las preguntas de un examen de radiocomunicaciones voy a explicar estos conceptos de manera sencilla.

Esquema de esta entrada:

1 ¿Qué es una onda mecánica?

Yo lo definiría como un tipo de onda la cual necesita para su propagación un medio elástico. Dicho medio puede ser por ejemplo el aire o el agua.

Vamos a imaginarnos por un momento que para entrar al cine existe una serie de personas agrupadas en fila uno detrás del otro.

La última persona de dicha fila resulta que es algo torpe y tropieza y claro...para no caer al suelo se apoya en la persona que tiene delante.

Cuando dicha persona "empuja" a la persona de delante le transmite una "energía" y esa energía hace que la persona que la recibe (la víctima del empujón) se tambalee un poco y para mantener el equilibrio se apoye en la que tiene delante.

Y así, sucesivamente, la energía del empujón original se va transmitiendo de persona en persona hasta que se "pierde".

Una onda mecánica funciona de forma similar.

Una onda no es más que la energía producida por una vibración (en el ejemplo anterior es la energía producida por el empujón). Dicha vibración se va transmitiendo de molécula en molécula del medio en el que se encuentre, el cual puede ser agua, aire...(en el ejemplo es de persona en persona).

¿Hasta cuando se propaga dicha energía? pues hasta que se disipe de tanto "rozamiento" entre moléculas (en el ejemplo es cuando al pasar por un determinado número de personas, dicha energía desaparece). Esto es fácil de entender. (Quizás un empujón sea suficiente para mover a una persona de un peso medio, pero cuando ese empujón pase por varias personas, esa energía desaparece y no llegará a la última persona de la fila).

Otro concepto importante a tener en cuenta es que las moléculas NO SE MUEVEN DE SU SITIO. Es decir, cuando ustedes empujan a una persona con una fuerza moderada a su peso y altura, la persona que recibe el empujón se tambalea y se apoya en la siguiente persona para mantener el equilibrio, pero NO SE DESPLAZA.

Pues en este tema es exactamente lo mismo, lo que se desplaza (transmite) es la energía NO LAS MOLÉCULAS.

Otro ejemplo pueden ser los raíles de un tren. El tren (la energía) pasa a través de los raíles (las moléculas del aire por ejemplo). Los raíles se "tambalean un poco, vibran" pero no se mueven de su sitio (en circunstancias normales ¬_¬).

¿Hasta aquí todo claro? Vamos (voy) a hacer un pequeño resumen para dejar claro los puntos más importantes de esta primera parte.

Resumen ondas mecánicas

*Una onda mecánica SIEMPRE NECESITA un medio para propagarse (aire, agua etc)

*Las moléculas de ese medio NO SE DESPLAZAN, lo que se transmite es LA ENERGÍA

*Una onda es la energía contenida en una vibración. SIN VIBRACIÓN NO HAY ONDA.

Ahora bien, existen 2 tipos de ondas mecánicas. Las transversales y las longitudinales.

2 ¿Qué es una onda transversal?

Según la inmensa mayoría de las páginas que parecen que Wikipedia les paga por hacer copia y pega...una onda transversal sería algo así:

"Una onda transversal es una onda en la que cierta magnitud vectorial presenta oscilaciones en alguna dirección perpendicular a la dirección de propagación. "

Eso traducido a nuestro idioma significa lo siguiente.

Una onda transversal adopta la forma de una senoidal (sinusenoidal) de toda la vida. Es decir, este dibujito de aquí para el que no sepa lo que es:

Seguro que en los hospitales habéis visto un cacharro que emite este tipo de señales.

Otro ejemplo es cuando coges una cuerda y la ondeas de arriba a abajo (el dibujo es el mismo)

¿Ha quedado clara la forma que tiene una onda transversal?

Pues solamente con esto ya tenemos lista una definición sencilla de entender.

Una onda transversal es aquella cuya propagación (la propagación es el recorrido que hace. Osea, la dirección) va de arriba a abajo (perpendicular) a la fuente de energía (en este caso podría ser la chica que ondea la cuerda).

Evidentemente esto es para que se hagan una idea del concepto, se puede complicar como todo en esta vida hasta el infinito y más allá.

(para cualquier duda pueden ponerla en los comentarios. Son libres de putearme con total confianza xD).

Resumen ondas transversales

Ahora vamos a hacer otro pequeño resumen con las ideas básicas.

*Una onda transversal tiene forma de senoide (el dibujito ese que sube y baja)

*Una onda transversal tiene:

1. Vibración vertical (ya ven que sube y baja)
2. La propagación es horizontal (osea, toma dirección horizontal) a la fuente de la vibración (en este ejemplo es la chica)

* A medida que se propaga (avanza), pierde "energía" (amplitud) por lo que se va atenuando (perdiendo) la onda hasta "desaparecer"

Un ejemplo de onda transversal puede ser por ejemplo cuando tiramos una piedra al agua de un estanque (preferiblemente en calma). 

Para comprender este ejemplo hay que tener una cosa muy clara A PESAR DE LO QUE VEN SUS OJOS, LA ONDA NO ES CIRCULAR. 

Para comprobar esto con sus propios ojos debería de haber una "pecera transparente gigante" y mirar justo en su "horizonte" (lo que separa el agua del aire). Si miran justo ahí y tiran un elemento de ciertas dimensiones en el agua podrán observar como el agua "Sube y baja" formando esas pequeñas olas que es la onda transversal.

Una forma simple de verlo es colocando un trozo de corcho en el agua y tirar una piedra cerca. Verán como el corcho SUBE Y BAJA pero NO SE DESPLAZA. (¿recuerdan que la energía se transmite pero las moléculas no se mueven?) pues eso mismo...el corcho SUBE Y BAJA al producirse esos "círculos" porque la onda es transversal (forma de senoide).

Por si queda duda, les dejo unos dibujitos.

Esto es lo que "ven" 

Y esto es lo que sucede en realidad

3 ¿Qué es una onda longitudinal?

Bueno, llegados a este punto creo que será fácil de comprender. Una onda longitudinal no es más que la que su vibración es paralela a su propagación. Dicho de una forma más sencilla "Si la transversal es la que iba de arriba a abajo, esta es la que va en línea recta xD)

Un ejemplo muy simple para que se hagan una idea es este

Como se puede ver la vibración es paralela a su propagación. Vamos a poner ejemplitos para simplificar esto un  poco más,

Vamos a imaginar que en el horizonte ven a un amigo suyo y GRITAN para llamar su atención. Pues la onda producida por la vibración de tus cuerdas vocales (el sonido de tu grito) es una onda longitudinal que va "en línea recta" desde tu boca hacia el objetivo (tu amigo). Así de simple.

Ahora muy bien, quizás piensen esto "Pues que yo sepa el sonido es isotrópico" (osea, que se propaga a 360 grados). Eso es cierto hasta cierto punto. Si se tocan por ejemplo los mofletes y gritan (su nuca más o menos también se nota) sentirán una pequeña vibración. Así que el sonido aunque es cierto que "te rodea" es innegable que donde alcanza su mayor distancia, es de frente (donde apunte tu boca). Es por eso que se dice que el sonido es un ejemplo de onda longitudinal.

Otro ejemplo puede ser cuando cogen una pandereta o tambor y lo golpean. Si colocan sal (de la de cocinar) encima de un tambor y lo golpean por la otra cara, verán como la sal "sale volando" en la dirección al golpe. Pues la sal simula "el sentido en el que viaja la onda".

Resumen ondas longitudinales

1. Su propagación es  paralela a la vibración (es decir, la onda va en la misma dirección que la vibración)
2. Con el tiempo, como en las transversales la onda se va atenuando debido al "roce" entre moléculas.
3. Necesita de un medio elástico para su propagación

4 ¿Por qué una onda mecánica (ya sea transversal o longitudinal) NO puede propagarse por el espacio exterior?

El motivo es muy simple. ¿Qué requisito indispensable es necesario cumplir para que se propague una onda?. ¡La vibración! hay que transmitir la energía, la vibración a través de las moléculas. 

Si no hay moléculas, no hay vibración, y en el espacio las moléculas "elásticas" no es que abunden demasiado..xD (intentad respirar fuera de la atmósfera directamente del "vacío" a ver que tal os va xD)

5. Agradecimientos y peticiones

Y nada amigos y amigas. Este a sido mi primera entrada (tras mi presentación). Ustedes serán los encargados de juzgar si he conseguido mi objetivo de "explicar de una forma un poquito más clara que un profesor o que la mayoría de artículos de Internet".

Pueden comentar (lo agradecería bastante) su experiencia con esta entrada. Valorar si mi trabajo ha gustado o no ha gustado. Si lo han visto útil o si creen que aun hay que pulirlo. También responderé dudas dentro de mis posibilidades, recuerden que no soy ningún profesor, sino un alumno más como mucho de ustedes.

No estaría de más que si van a coger algo de aquí, me nombrasen como creador pues me ha costado un tiempo en crear esto y esfuerzo. (Vamos, lo que viene a ser "dar créditos" de autoría)

Por último comentar y dejar claro desde ya que mi intención es dejar ideas y conceptos claros. Evidentemente puse ejemplitos algo tontos y explicaciones algo escuetas, pero la intención es que se comprenda el tema, y ya luego cada uno por su cuenta profundice :D 

Si les ha gustado, pueden recomendar mi blog a sus compañeros para extender cultura :) me harían feliz.

Dejo aquí mi enlace a mi canal de Youtube para que puedan ver alguno de mis trabajos sobre electrónica:

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Saludos y espero que más o menos haya gustado :) ¡Gracias por leer!

P.D: Mis entradas en Blogger y Youtube serán básicamente de radiocomunicaciones, electrónica, sonido y todo lo relacionado con el segundo año de grado superior de mantenimiento electrónico. Iré publicando según mi tiempo me lo permita.

*Si en algún momento ven palabras "borradas en blanco" o demás cosas raras, es tan simple como recargar la página. Resulta que al ser nuevo en Blogger cometo fallos que corrijo después de hacerlo público pues me doy cuenta tarde. Actualemente debería estar solucionado. Para futuras publicaciones prestaré más atención a la "vista previa" antes de hacer la entrada pública.