ONDAS ESTACIONARIAS
Los modos de vibración asociados con la resonancia en los objetos extendidos como cuerdas y columnas de aire, tienen patrones característicos llamados ondas estacionarias. Estos modos de onda estacionaria surgen de la combinación de la reflexión y la interferencia, de tal manera que las ondas reflejadas interfieren constructivamente con las ondas incidentes. Una parte importante de la condición de esta interferencia constructiva en las cuerdas tensadas, es el hecho de los cambios de fases de las ondas por la reflexión desde un extremo fijo. Bajo estas condiciones, el medio aparece vibrar en segmentos o regiones y el hecho de que estas vibraciones se compongan de ondas de propagación, no es aparente -de ahí el término de "onda estacionaria".
El comportamiento de las ondas en los puntos de mínima y máxima vibración (nodos y antinodos) contribuye a la interferencia constructiva que forman las ondas estacionarias resonantes.
Las ondas estacionarias en columnas de aire también forman nodos y antinodos, pero los cambios de fase implicados deben ser examinados por separado.
Ondas Estacionarias
El término onda estacionaria suele aplicarse a un modo resonante de un objeto extendido vibrante. La resonancia es creada por la interferencia constructiva de dos ondas que viajan en direcciones opuestas en el medio, pero el efecto visual es el de un sistema completo que se mueve en un movimiento armónico simple. Los dibujos ilustran la fundamental y la segunda onda armónica estacionaria de una cuerda tensada.
•Ondas Transversales
En las ondas transversales, el desplazamiento del medio es perpendicular a la dirección de propagación de la onda. Una ola en un estanque y una onda en una cuerda son ondas transversales que se visualizan fácilmente.
Las ondas transversales no se pueden propagar en un gas o en un líquido, puesto que no hay mecanismo para impulsar el movimiento perpendicular a la propagación de la onda.
•Ondas Longitudinales
En las ondas longitudinales, el desplazamiento del medio es paralelo a la propagación de la onda. Una onda en un "slinky" (muelle en espiral), es un buen ejemplo de visualización. Las ondas sonoras en el aire son ondas longitudinales.
•onda incidente: Onda que se propaga hacia la superficie de separación de dos medios o hacia una discontinuidad en una línea de transmisión, o hacia una puerta de una red eléctrica.
•onda reflejada: Onda que aparece cuando una onda encuentra una superficie de separación de dos medios diferentes, que se aleja de la superficie en el mismo medio que la onda incidente y que es interpretable por la óptica geométrica
•onda resultante: es un fenómeno en el que dos o más ondas se superponen para formar una onda resultante de mayor o menor amplitud
Desplazamiento y Presión
Las ondas estacionarias asociadas con la resonancia en una columna de aire, han sido estudiadas principalmente, en términos del desplazamiento del aire en la columna. También pueden ser visualizadas en términos de las variaciones de presión en la columna. Un nodo de desplazamiento es siempre un antinodo de presión y viceversa, como se ilustra abajo. Cuando se ve el aire en los alrededores de un nodo, el movimiento del aire será alternativamente apretándose hacia ese punto y expandiéndose lejos de él, haciendo que la variación de la presión sea máxima. Este punto de vista de los modos resonantes en términos de ondas de presión, hace que sea más fácil de ver por qué el extremo de la boquilla de un instrumento de viento es un nodo para las resonancias. Por ejemplo, el clarinete es acústicamente una columna de aire cilíndrica de extremo cerrado, porque el extremo de la boquilla actúa como un antinodo de presión. Un oboe es inducido a producir su registro superior mediante la apertura de un orificio cerca de la boquilla, liberando presión para hacer de ese punto un nodo de presión, y por lo tanto un antinodo de desplazamiento.
Presión y Desplazamiento. Columna de Aire
Las ondas estacionarias asociadas con la resonancia en una columna de aire, han sido estudiadas principalmente, en términos del desplazamiento del aire en la columna. También pueden ser visualizadas en términos de las variaciones de presión en la columna. Un nodo de desplazamiento es siempre un antinodo de presión y viceversa, como se ilustra abajo. Cuando se ve el aire en los alrededores de un nodo, el movimiento del aire será alternativamente apretándose hacia ese punto y expandiéndose lejos de él, haciendo que la variación de la presión sea máxima. Este punto de vista de los modos resonantes en términos de ondas de presión, hace que sea más fácil de ver por qué el extremo de la boquilla de un instrumento de viento es un nodo para las resonancias. Por ejemplo, el clarinete es acústicamente una columna de aire cilíndrica de extremo cerrado, porque el extremo de la boquilla actúa como un antinodo de presión.
Una manera de demostrar las ondas estacionarias en una columna de aire es, golpeándo una varilla de metal para establecer una onda estacionaria longitudinal en la misma. Si se coloca un disco en el extremo de la varilla, se pueden producir ondas estacionarias en la columna de aire. El movimiento del aire en los antinodos es suficiente para mover el polvo de corcho y producir un patrón con él. La ilustración de la izquierda es parte de un tubo de Kundt diseñado para producir ondas estacionarias.
movimiento del aire en los antinodos es suficiente para mover el polvo de corcho y producir un patrón con él. La ilustración de la izquierda es parte de un tubo de Kundt diseñado para producir ondas estacionarias.
Los modos de vibración asociados con la resonancia en los objetos extendidos como cuerdas y columnas de aire, tienen patrones característicos llamados ondas estacionarias. Estos modos de onda estacionaria surgen de la combinación de la reflexión y la interferencia, de tal manera que las ondas reflejadas interfieren constructivamente con las ondas incidentes. Una parte importante de la condición de esta interferencia constructiva en las cuerdas tensadas, es el hecho de los cambios de fases de las ondas por la reflexión desde un extremo fijo. Bajo estas condiciones, el medio aparece vibrar en segmentos o regiones y el hecho de que estas vibraciones se compongan de ondas de propagación, no es aparente -de ahí el término de "onda estacionaria".
El comportamiento de las ondas en los puntos de mínima y máxima vibración (nodos y antinodos) contribuye a la interferencia constructiva que forman las ondas estacionarias resonantes.
Las ondas estacionarias en columnas de aire también forman nodos y antinodos, pero los cambios de fase implicados deben ser examinados por separado.
Ondas Estacionarias
El término onda estacionaria suele aplicarse a un modo resonante de un objeto extendido vibrante. La resonancia es creada por la interferencia constructiva de dos ondas que viajan en direcciones opuestas en el medio, pero el efecto visual es el de un sistema completo que se mueve en un movimiento armónico simple. Los dibujos ilustran la fundamental y la segunda onda armónica estacionaria de una cuerda tensada.
•Ondas Transversales
En las ondas transversales, el desplazamiento del medio es perpendicular a la dirección de propagación de la onda. Una ola en un estanque y una onda en una cuerda son ondas transversales que se visualizan fácilmente.
Las ondas transversales no se pueden propagar en un gas o en un líquido, puesto que no hay mecanismo para impulsar el movimiento perpendicular a la propagación de la onda.
•Ondas Longitudinales
En las ondas longitudinales, el desplazamiento del medio es paralelo a la propagación de la onda. Una onda en un "slinky" (muelle en espiral), es un buen ejemplo de visualización. Las ondas sonoras en el aire son ondas longitudinales.
•onda incidente: Onda que se propaga hacia la superficie de separación de dos medios o hacia una discontinuidad en una línea de transmisión, o hacia una puerta de una red eléctrica.
•onda reflejada: Onda que aparece cuando una onda encuentra una superficie de separación de dos medios diferentes, que se aleja de la superficie en el mismo medio que la onda incidente y que es interpretable por la óptica geométrica
•onda resultante: es un fenómeno en el que dos o más ondas se superponen para formar una onda resultante de mayor o menor amplitud
Desplazamiento y Presión
Las ondas estacionarias asociadas con la resonancia en una columna de aire, han sido estudiadas principalmente, en términos del desplazamiento del aire en la columna. También pueden ser visualizadas en términos de las variaciones de presión en la columna. Un nodo de desplazamiento es siempre un antinodo de presión y viceversa, como se ilustra abajo. Cuando se ve el aire en los alrededores de un nodo, el movimiento del aire será alternativamente apretándose hacia ese punto y expandiéndose lejos de él, haciendo que la variación de la presión sea máxima. Este punto de vista de los modos resonantes en términos de ondas de presión, hace que sea más fácil de ver por qué el extremo de la boquilla de un instrumento de viento es un nodo para las resonancias. Por ejemplo, el clarinete es acústicamente una columna de aire cilíndrica de extremo cerrado, porque el extremo de la boquilla actúa como un antinodo de presión. Un oboe es inducido a producir su registro superior mediante la apertura de un orificio cerca de la boquilla, liberando presión para hacer de ese punto un nodo de presión, y por lo tanto un antinodo de desplazamiento.
Presión y Desplazamiento. Columna de Aire
Las ondas estacionarias asociadas con la resonancia en una columna de aire, han sido estudiadas principalmente, en términos del desplazamiento del aire en la columna. También pueden ser visualizadas en términos de las variaciones de presión en la columna. Un nodo de desplazamiento es siempre un antinodo de presión y viceversa, como se ilustra abajo. Cuando se ve el aire en los alrededores de un nodo, el movimiento del aire será alternativamente apretándose hacia ese punto y expandiéndose lejos de él, haciendo que la variación de la presión sea máxima. Este punto de vista de los modos resonantes en términos de ondas de presión, hace que sea más fácil de ver por qué el extremo de la boquilla de un instrumento de viento es un nodo para las resonancias. Por ejemplo, el clarinete es acústicamente una columna de aire cilíndrica de extremo cerrado, porque el extremo de la boquilla actúa como un antinodo de presión.
Una manera de demostrar las ondas estacionarias en una columna de aire es, golpeándo una varilla de metal para establecer una onda estacionaria longitudinal en la misma. Si se coloca un disco en el extremo de la varilla, se pueden producir ondas estacionarias en la columna de aire. El movimiento del aire en los antinodos es suficiente para mover el polvo de corcho y producir un patrón con él. La ilustración de la izquierda es parte de un tubo de Kundt diseñado para producir ondas estacionarias.
movimiento del aire en los antinodos es suficiente para mover el polvo de corcho y producir un patrón con él. La ilustración de la izquierda es parte de un tubo de Kundt diseñado para producir ondas estacionarias.