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Ondas
mecánicas y ondas armónicas
Cuando
el número de masas de nuestro sistema lineal aumenta, éste se nos
aparece como un sistema unidimensional continuo, ya que notamos cada vez
menos cada elemento individual. Podemos introducir el concepto de onda mecánica
como la propagación de una perturbación en un medio material,
aprovechando las propiedades elásticas de dicho medio. En este sencillo
modelo, las partículas del medio están representadas por masas,
mientras que sus propiedades elásticas vienen representadas por muelles. Cuando la primera partícula se desvía longitudinalmente de su
posición de equilibrio y a continuación se suelta, su movimiento se
transmite a la segunda partícula y de ésta a la tercera, y así
sucesivamente.
El resultado es la propagación de un pulso longitudinal.
El movimiento longitudinal de las masas tiene semejanza con el de las partículas
de un medio material en el se propaga una onda longitudinal. En el caso de
que las masas se desplazaran transversalmente el movimiento que percibiríamos
sería semejante a la propagación de una onda transversal en el medio
material. Existen otros casos en los que los movimientos de las partículas
del medio no son ni puramente longitudinales ni transversales (por ejemplo
las ondas superficiales en un líquido).
Cualquier perturbación
respecto al equilibrio de un sistema supone una energía adicional
localizada en la región del sistema en la que se encuentra la perturbación.
En consecuencia, la propagación de la perturbación va unida al
transporte de energía a través del medio sin transporte neto de materia.
La
velocidad con la que las ondas se propagan en un medio depende de las
características de dicho medio. Cuando la velocidad de propagación de
las ondas es la misma para todas las frecuencias se dice que el medio es
no dispersivo para esas ondas. En el caso contrario, cuando la velocidad
de propagación depende de la frecuencia el medio es dispersivo.
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