ABC_La Onda
Su Majestad, la Onda
Vivimos rodeados de ondas parece una frase cliché, sin embargo es cierto. El movimiento de las olas, el sonido, las ondas de radio, televisión, y otros fenómenos de nuestra vida cotidiana, así lo confirman.
El clásico ejemplo de la piedra cayendo en un estanque de agua, nos ayuda a comprender que la onda es una perturbación, disturbio o alteración propagado de un punto a otro del espacio.
Una onda transporta energía, no materia. Las partículas no viajan con la perturbación. La alteración comunica una agitación a la primera partícula del medio en que impacta - el foco – lugar donde se inicia la onda. Y la forma de generación del disturbio en el foco puede originar un pulso (una onda de duración relativamente corta); o un tren de ondas, cuando aquellas se transmiten de forma continua en intervalos iguales de tiempo.
Aquellas ondas que necesitan un entorno material para difundirse se denominan mecánicas o materiales; en cambio las llamadas electromagnéticas, no necesitan de ningún medio, es decir, se pueden propagar a través del espacio vacío. La forma como se transmiten acentúa la diferencia. Así, en las mecánicas se produce una vibración de las partículas que integran el medio por el que estas viajan; mientras que las electromagnéticas se transmiten por las modificaciones que sufren los campos magnéticos y eléctricos creados.
Según el comportamiento que tiene la perturbación en relación a la propagación de la onda, se habla de ondas transversales y longitudinales, teniendo en cuenta si la dirección del movimiento de las partículas y el de la propagación de la onda son perpendiculares o paralelos entre sí, respectivamente. Observemos:
Clasifiquemos ahora algunas ondas comunes:
El estudio de las ondas, entonces, resulta imprescindible para describir estos fenómenos, entender su comportamiento, y posteriormente reproducir o modificar algunas de sus características. Esto implica crear un modelo matemático que, para el caso, toma la forma de la función senoidal: y= f(x)= Asen(x+j).
Si bien no todas las ondas siguen esta función, mediante el teorema de un matemático llamado Fourier, se demostró que cualquier onda puede ser descompuesta como una suma única de ondas componentes senoidales.
Graficándolas, las ondas transversales tienen nodos y valles. En cambio, las longitudinales tienen compresiones y dilataciones:
Los parámetros necesarios para su estudio matemático son:
Longitud de onda (λ): Longitud mínima entre dos puntos con el mismo estado de perturbación (distancia entre dos pulsos consecutivos).
Amplitud (A): Distancia máxima que puede separar a una partícula de su posición de equilibrio.
Período (T): Tiempo empleado por una partícula para volver a encontrarse en el mismo estado de alteración. También se le conoce como la duración de un ciclo.
Frecuencia (f): Número de pulsos generados en la unidad de tiempo. Es inversamente proporcional al período, luego f=1/T. La unidad de frecuencia se llama Hertz, la inversa de un segundo y se abrevia Hz.
Otro concepto importante es la fase que nos indica la posición o avance de un punto de la onda durante un instante de su ciclo.
Matemáticamente expresado como ángulo de fase 
en la función senoidal: 
es dependiente del tiempo, la posicion y la pulsación o frecuencia angular.
En la práctica se comparan fases de ondas tomando dos posiciones, dos instantes o dos ondas. Hablamos entonces de desfase o diferencia entre fases midiéndose su valor como un ángulo, un tiempo o una distancia.
Bien, pero todo esto, ¿tiene relación con mi trabajo diario? ¡Ah! Observe el modus operandi del GPS. ¿A propósito, que seria ΔΦ?
Nuestro interés se centrará en las ondas electromagnéticas (OEM), sustento de operación de diversos instrumentos de trabajo en campo. Las OEM toman diferentes nombres dependiendo de su longitud de onda (espectro electromagnético) y se dan en un medio “invisible” llamado campo de fuerza eléctrico.
Pero, ¿Qué es un espectro electromagnético y qué un campo de fuerza eléctrico? ¿Por qué es importante hablar sobre esto? Les invito a leer el siguiente post y descubrirlo. ¡Ahí vamos!
