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450 Capítulo 16 Movimiento ondulatorio
el punto donde se dejó caer la piedra hasta la posición del objeto. Esta característica es
central del movimiento ondulatorio: la energía se transfiere a través de una distancia, pero
la materia no.
Figura 16.1 Un pulso viaja por
una cuerda estirada. La forma
del pulso es aproximadamente
invariable mientras viaja a lo largo
de la cuerda.
16.1 Propagación de una perturbación
En la introducción a este capítulo se refirió a la esencia del movimiento ondulatorio: la
transferencia de energía a través del espacio sin la transferencia de materia. En la lista de
mecanismos de transferencia de energía del capítulo 8, las ondas mecánicas y la radiación
electromagnética, dependen de las ondas. En contraste, en otro mecanismo, la transferencia
de materia, la transferencia de energía está acompañada por un movimiento de
materia a través del espacio.
Todas las ondas mecánicas requieren 1) alguna fuente de perturbación, 2) un medio
que contenga elementos que sean factibles de perturbación y 3) algún mecanismo físico
a partir del cual los elementos del medio puedan influirse mutuamente. Una forma de
demostrar el movimiento ondulatorio es sacudir un extremo de una larga cuerda que
esté bajo tensión y tenga su extremo opuesto fijo como se muestra en la figura 16.1.
De esta forma, se crea un solo “chichón” (llamado pulso) que viaja a lo largo de la cuerda
con una rapidez definida. La figura 16.1 representa cuatro “instantáneas” consecutivas de
la creación y propagación del pulso viajero. La cuerda es el medio a través del cual viaja
el pulso; éste alcanza una altura y una rapidez de propagación definidas a lo largo del
medio (la cuerda). La forma del pulso cambia muy poco a medida que viaja a lo largo de
la cuerda. 1
El primer enfoque será sobre un pulso que viaja a través de un medio. Una vez que se
explore el comportamiento de un pulso, la atención se dirigirá a una onda, que es una perturbación
periódica que viaja a través de un medio. Al sacudir el extremo de la cuerda una
vez, se crea un pulso en ella, como en la figura 16.1. Si se moviera el extremo de la cuerda
hacia arriba y hacia abajo repetidamente, se crearía una onda viajera con las características
que no tiene un pulso. Estas características se explorarán en la sección 16.2.
A medida que viaja el pulso de la figura 16.1, cada elemento perturbado de la cuerda se
mueve en una dirección perpendicular a la dirección de propagación. La figura 16.2 ilustra
este punto para un elemento particular, etiquetado P. Note que ninguna parte de la cuerda
se mueve alguna vez en la dirección de la propagación. Una onda viajera o pulso que
Figura 16.2 Un pulso transversal viaja sobre una cuerda
estirada. La dirección de movimiento de cualquier
elemento P de la cuerda (flechas azules) es perpendicular
a la dirección de propagación (flechas rojas).
P
P
P
P
1
En realidad, el pulso cambia de forma y gradualmente se dispersa durante el movimiento. Este efecto,
llamado dispersión, es común a muchas ondas mecánicas, así como a ondas electromagnéticas. En este
capítulo no se considera la dispersión.