este tema trata sobre ondas

1. Onda
Para otros usos de este término, véase Onda (desambiguación).
Ondas superficiales en agua.
Longitud de onda λ, se puede medir entre dos puntos correspondientes en una forma de
onda.
En física, una onda (del latín unda) consiste en la propagación de una perturbación de
alguna propiedad del espacio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo
magnético, implicando un transporte de energía sin transporte de materia. El espacio
perturbado puede contener materia (aire, agua, etc) o no (vacío).
La magnitud física cuya perturbación se propaga en el medio se expresa como una función
tanto de la posición como del tiempo . Matemáticamente se dice que dicha función
es una onda si verifica la ecuación de ondas:
donde es la velocidad de propagación de la perturbación. Por ejemplo, ciertas
perturbaciones de la presión de un medio, llamadas sonido, verifican la ecuación anterior,
aunque algunas ecuaciones no lineales también tienen soluciones ondulatorias, por ejemplo,
un solitón.

2. Definiciones
Una vibración puede definir las características necesarias y suficientes que caracterizan un
fenómeno como onda. El término suele ser entendido intuitivamente como el transporte de
perturbaciones en el espacio, donde se considera el espacio como un medio en el que
pueden producirse y propagarse dichas perturbaciones a través de él, al variar alguna de sus
propiedades medibles.
La teoría de ondas se conforma como una característica rama de la física que se ocupa de
las propiedades de los fenómenos ondulatorios independientemente de cual sea su origen
físico (Ostrovsky y Potapov, 1999). Una peculiaridad de estos fenómenos ondulatorios es
que a pesar de que el estudio de sus características no depende del tipo de onda en cuestión,
los distintos orígenes físicos que provocan su aparición les confieren propiedades muy
particulares que las distinguen de unos fenómenos a otros. Por ejemplo, la acústica se
diferencia de la óptica en que las ondas sonoras están relacionadas con aspectos más
mecánicos que las ondas electromagnéticas (que son las que gobiernan los fenómenos
ópticos). Conceptos tales como masa, cantidad de movimiento, inercia o elasticidad son
conceptos importantes para describir procesos de ondas sonoras, a diferencia de en las
ópticas, donde estas no tienen una especial relevancia. Por lo tanto, las diferencias en el
origen o naturaleza de las ondas producen ciertas propiedades que caracterizan cada onda,
manifestando distintos efectos en el medio en que se propagan (por ejemplo, en el caso del
aire: vórtices, ondas de choque; en el caso de los sólidos: dispersión; y en el caso del
electromagnetismo presión de radiación).
Elementos de una onda
 Cresta: La cresta es el punto de máxima elongación o máxima amplitud de onda; es
decir, el punto de la onda más separado de su posición de reposo.
 Período ( ): El periodo es el tiempo que tarda la onda en ir de un punto de máxima
amplitud al siguiente.
 Amplitud ( ): La amplitud es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio
de la onda. Nótese que pueden existir ondas cuya amplitud sea variable, es decir,
crezca o decrezca con el paso del tiempo.
 Frecuencia ( ): Número de veces que es repetida dicha vibración por unidad de
tiempo. En otras palabras, es una simple repetición de valores por un período
determinado.
 Valle: Es el punto más bajo de una onda.
 Longitud de onda ( ): Es la distancia que hay entre el mismo punto de dos
ondulaciones consecutivas, o la distancia entre dos crestas consecutivas.
 Nodo: es el punto donde la onda cruza la línea de equilibrio.

3.  Elongación ( ): es la distancia que hay, en forma perpendicular, entre un punto de
la onda y la línea de equilibrio.
 Ciclo: es una oscilación, o viaje completo de ida y vuelta.
 Velocidad de propagación ( ): es la velocidad a la que se propaga el movimiento
ondulatorio. Su valor es el cociente de la longitud de onda y su período.
Características
A = En aguas profundas.
B = En aguas superficiales. El movimiento elíptico de una partícula superficial se vuelve
suave con la baja intensidad.
1 = Progresión de la onda
2 = Monte
3 = Valle
Las ondas periódicas están caracterizadas por crestas o montes y valles, y usualmente es
categorizada como longitudinal o transversal. Una onda transversal es aquella con las
vibraciones perpendiculares a la dirección de propagación de la onda; ejemplos incluyen
ondas en una cuerda y ondas electromagnéticas. Onda longitudinal es aquella con
vibraciones paralelas en la dirección de la propagación de las ondas; ejemplos incluyen
ondas sonoras.
Cuando un objeto corte hacia arriba y abajo en una onda en un estanque, experimenta una
trayectoria orbital porque las ondas no son simples ondas transversales sinusoidales.
Ondas en la superficie de una cuba son realmente una combinación de ondas transversales y
longitudinales; por lo tanto, los puntos en la superficie siguen caminos orbitales.

4. Todas las ondas tienen un comportamiento común bajo un número de situaciones estándar.
Todas las ondas pueden experimentar los siguientes fenómenos:
 Difracción. Ocurre cuando una onda al topar con el borde de un obstáculo deja de ir
en línea recta para rodearlo.
 Efecto Doppler. Efecto debido al movimiento relativo entre la fuente emisora de las
ondas y el receptor de las mismas.
 Interferencia. Ocurre cuando dos ondas se combinan al encontrarse en el mismo
punto del espacio.
 Reflexión. Ocurre cuando una onda, al encontrarse con un nuevo medio que no
puede atravesar, cambia de dirección.
 Refracción. Ocurre cuando una onda cambia de dirección al entrar en un nuevo
medio en el que viaja a distinta velocidad.
 Onda de choque. Ocurre cuando varias ondas que viajan en un medio se superponen
formando un cono.
Polarización
Artículo principal: Polarización electromagnética
Una ola rompiendo contra las rocas.
Una onda es polarizada, si solo puede oscilar en una dirección. La polarización de una onda
transversal describe la dirección de la oscilación, en el plano perpendicular a la dirección
del viaje. Ondas longitudinales tales como ondas sonoras no exhiben polarización, porque
para estas ondas la dirección de oscilación es a lo largo de la dirección de viaje. Una onda
transversal, como la luz puede ser polarizada usando un filtro polarizador o al ser reflejada
por un dieléctrico inclinado, e.g. vidrio de ventana.
Ejemplos
Ejemplos de ondas:
 Olas, que son perturbaciones que se propagan por el agua.
 Ondas de radio, microondas, ondas infrarrojas, luz visible, luz ultravioleta, rayos X,
y rayos gamma conforman la radiación electromagnética. En este caso, la

5. propagación es posible sin un medio, a través del vacío. Las ondas
electromagnéticas viajan a 299 792 458 m/s en el vacío.
 Sonoras — una onda mecánica que se propaga por el aire, los líquidos o los sólidos.
 Ondas de tráfico (esto es, la propagación de diferentes densidades de vehículos,
etc.) — estas pueden modelarse como ondas cinemáticas como hizo Sir M. J.
Lighthill
 Ondas sísmicas en terremotos.
 Ondas gravitacionales, que son fluctuaciones en la curvatura del espacio-tiempo
predichas por la relatividad general. El 17 de marzo de 2014 se anunció la
observación experimental de los restos de ondas gravitacionales durante el periodo
de expansión del universo tras el Big Bang, pero el descubrimiento se puso en
entredicho posteriormente.1
Descripción matemática
Onda con amplitud constante.
Ilustración de una onda (en azul) y su envolvente (en rojo).
Desde un punto de vista matemático, la onda más sencilla o fundamental es la onda
sinusoidal descrita por la función

6. donde es la amplitud de una onda (la elongación máxima o altura de la cresta de la
onda). Las unidades de amplitud dependen del tipo de onda — las ondas en una cuerda
tienen una amplitud expresada como una distancia (metros), las ondas sonoras como
presión (pascales) y ondas electromagnéticas como la amplitud del campo eléctrico
(voltios/metros). La amplitud puede ser constante, o puede variar con el tiempo y/o
posición. La forma de la variación de amplitud es llamada la envolvente de la onda.
La longitud de onda (simbolizada por ) es la distancia entre dos crestas o valles seguidos.
Se mide en unidades de longitud, tales como el metro(m), sus múltiplo o submúltipos según
convenga. Así, en la óptica, la longitud de onda de la luz se mide en nanómetros.
Un número de onda angular puede ser asociado con la longitud de onda por la relación:
Cada partícula de un medio material en el que se propaga una onda mecánica de
desplazamiento transversal realiza una oscilación armónica simple en dirección transversal
a la dirección de propagación de la onda.
El periodo es el tiempo requerido para que el movimiento de oscilación de la onda
describa un ciclo completo. La frecuencia es el número de ciclos completos transcurridos
en la unidad de tiempo (por ejemplo, un segundo). Es medida en hercios. Matemáticamente
se define sin ambigüedad como:
En otras palabras, la frecuencia y el periodo de una onda son recíprocas entre sí.
La frecuencia angular representa la frecuencia en radianes por segundo. Está relacionada
con la frecuencia por
Hay dos velocidades diferentes asociadas a las ondas. La primera es la velocidad de fase,
la cual indica la tasa con la que la onda se propaga, y está dada por:

7. La segunda es la velocidad de grupo, la cual da la velocidad con la que las variaciones en
la forma de la amplitud de la onda se propagan por el espacio. Esta es la tasa a la cual la
información puede ser transmitida por la onda. Está dada por:
Ecuación de onda
Artículo principal: Ecuación de onda
La ecuación de onda es un tipo de ecuación diferencial que describe la evolución de una
onda armónica simple a lo largo del tiempo. Esta ecuación presenta ligeras variantes
dependiendo de como se transmite la onda, y del medio a través del cual se propaga. Si
consideramos una onda unidimensional que se transmite a lo largo de una cuerda en el eje
x, a una velocidad y con una amplitud (que generalmente depende tanto de y de ), la
ecuación de onda es:
Trasladado a tres dimensiones, sería
donde es el operador laplaciano.
La velocidad depende del tipo de onda y del medio a través del cual viaja.
Jean le Rond d'Alembert obtuvo una solución general para la ecuación de onda en una
dimensión:
Esta solución puede interpretarse como dos impulsos viajando a lo largo del eje x en
direcciones opuestas: F en el sentido +x y G en el -x. Si generalizamos la variable x,
reemplazándola por tres variables x, y, z, entonces podemos describir la propagación de una
onda en tres dimensiones.

8. La ecuación de Schrödinger describe el comportamiento ondulatorio de las partículas
elementales. Las soluciones de esta ecuación son funciones de ondas que pueden emplearse
para hallar la densidad de probabilidad de una partícula.
Onda simple
es una perturbación que varía tanto con el tiempo como con la distancia de la siguiente
manera:
donde es la amplitud de la onda, es el número de onda y es la fase. La velocidad
de fase vf de esta onda está dada por
donde es la longitud de onda.
Onda estacionaria
Artículo principal: Onda estacionaria
Onda estacionaria (en negro) originada por la interferencia entre dos ondas progresivas en
direcciones opuestas: en azul la que avanza hacia la derecha y en rojo la que se propaga
hacia la izquierda. Los puntos rojos representan los nodos de la onda estacionaria.
Una onda estacionaria es aquella que permanece fija, sin propagarse a través del medio.
Este fenómeno puede darse, bien cuando el medio se mueve en sentido opuesto al de
propagación de la onda, o bien puede aparecer en un medio estático como resultado de la
interferencia entre dos ondas que viajan en sentidos opuestos.
La suma de dos ondas que se propagan en sentidos opuestos, con idéntica amplitud y
frecuencia, dan lugar a una onda estacionaria. Las ondas estacionarias normalmente
aparecen cuando una frontera bloquea la propagación de una onda viajera (como los
extremos de una cuerda, o el bordillo de una piscina, más allá de los cuales la onda no
puede propagarse). Esto provoca que la onda sea reflejada en sentido opuesto e interfiera
con la onda inicial, dando lugar a una onda estacionaria. Por ejemplo, cuando se rasga la
cuerda de un violín, se generan ondas transversales que se propagan en direcciones
opuestas por toda la cuerda hasta llegar a los extremos. Una vez aquí son reflejadas de

9. vuelta hasta que interfieren la una con la otra dando lugar a una onda estacionaria, que es lo
que produce su sonido característico.
Las ondas estacionarias se caracterizan por presentar regiones donde la amplitud es nula
(nodos) y otras donde es máxima (vientres). La distancia entre dos nodos o vientres
consecutivos es justamente , donde es la longitud de onda de la onda estacionaria.
Al contrario que en las ondas viajeras, en las ondas estacionarias no se produce
propagación de energía.
Para calcular la velocidad de onda estacionaria se aplica la fórmula:
donde
donde
es la amplitud de la onda de cada punto del medio y es la pulsación en cada punto del
medio.
Como la amplitud de la onda depende de tendremos que se anulará cuando
para
Por lo tanto, como el número de onda , sustituyendo tendremos que
, por lo que para
Véanse también: Resonancia (mecánica), Absorbente Helmholtz y Tubo de órgano.
Propagación en cuerdas
La velocidad de una onda viajando a través de una cuerda en vibración (v) es directamente
proporcional a la raíz cuadrada de la tensión de la cuerda (T) por su densidad lineal (μ):
Clasificación de las ondas
Las ondas se clasifican atendiendo a diferentes aspectos:
En función del medio en el que se propagan

10. Tipos de ondas y algunos ejemplos.
 Ondas mecánicas: las ondas mecánicas necesitan un medio elástico (sólido, líquido
o gaseoso) para propagarse. Las partículas del medio oscilan alrededor de un punto
fijo, por lo que no existe transporte neto de materia a través del medio. Como en el
caso de una alfombra o un látigo cuyo extremo se sacude, la alfombra no se
desplaza, sin embargo una onda se propaga a través de ella. La velocidad puede ser
afectada por algunas características del medio como: la homogeneidad, la
elasticidad, la densidad y la temperatura. Dentro de las ondas mecánicas tenemos las
ondas elásticas, las ondas sonoras y las ondas de gravedad.
 Ondas electromagnéticas: las ondas electromagnéticas se propagan por el espacio
sin necesidad de un medio, por lo tanto pueden propagarse en el vacío. Esto es
debido a que las ondas electromagnéticas son producidas por las oscilaciones de un
campo eléctrico, en relación con un campo magnético asociado. Las ondas
electromagnéticas viajan aproximadamente a una velocidad de 300 000 km por
segundo, de acuerdo a la velocidad puede ser agrupado en rango de frecuencia. Este
ordenamiento es conocido como Espectro Electromagnético, objeto que mide la
frecuencia de las ondas.
 Ondas gravitacionales: las ondas gravitacionales son perturbaciones que alteran la
geometría misma del espacio-tiempo y aunque es común representarlas viajando en
el vacío, técnicamente no podemos afirmar que se desplacen por ningún espacio,
sino que en sí mismas son alteraciones del espacio-tiempo.
En función de su dirección

11.  Ondas unidimensionales: las ondas unidimensionales son aquellas que se propagan
a lo largo de una sola dimensión del espacio, como las ondas en los muelles o en las
cuerdas. Si la onda se propaga en una dirección única, sus frentes de onda son
planos y paralelos.
 Ondas bidimensionales o superficiales: son ondas que se propagan en dos
dimensiones. Pueden propagarse, en cualquiera de las direcciones de una superficie,
por ello, se denominan también ondas superficiales. Un ejemplo son las ondas que
se producen en una superficie líquida en reposo cuando, por ejemplo, se deja caer
una piedra en ella.
 Ondas tridimensionales o esféricas: son ondas que se propagan en tres
dimensiones. Las ondas tridimensionales se conocen también como ondas esféricas,
porque sus frentes de ondas son esferas concéntricas que salen de la fuente de
perturbación expandiéndose en todas direcciones. El sonido es una onda
tridimensional. Son ondas tridimensionales las ondas sonoras (mecánicas) y las
ondas electromagnéticas.
En función del movimiento de sus partículas
 Ondas longitudinales: son aquellas que se caracterizan porque las partículas del
medio se mueven o vibran paralelamente a la dirección de propagación de la onda.
Por ejemplo, un muelle que se comprime da lugar a una onda longitudinal.
 Ondas transversales: son aquellas que se caracterizan porque las partículas del
medio se mueven o vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la
onda. Por ejemplo, las olas en el agua o las ondulaciones que se propagan por una
cuerda.
En función de su periodicidad
 Ondas periódicas: la perturbación local que las origina se produce en ciclos
repetitivos por ejemplo una onda senoidal.
 Ondas no periódicas: la perturbación que las origina se da aisladamente o, en el
caso de que se repita, las perturbaciones sucesivas tienen características diferentes.
Las ondas aisladas también se denominan pulsos.

12. Reflexión
Se produce cuando una onda encuentra en su recorrido una superficie contra la cual rebota,
después de la reflexión la onda sigue propagándose en el mismo medio y los parámetros
permanecen inalterados. El eco es un ejemplo de Reflexión.
Refracción
Es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro.
Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos
medios y si éstos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el
cambio de velocidad que experimenta la onda. El índice de refracción es precisamente la
relación entre la velocidad de la onda en un medio de referencia (el vacío para las ondas
electromagnéticas) y su velocidad en el medio de que se trate.
Interferencia
Cuando en una región del espacio inciden dos o más ondas, los desplazamientos que
producen sobre una partícula del medio se suman algebraicamente. Esto se llama
interferencia.