¿Qué es una onda mecánica?

Una onda mecánica es una perturbación que pulsa a través de alguna forma de medio: un sólido, un líquido o un gas, que transporta el original, iniciando energía de un lugar a otro. Hay tres tipos de ondas mecánicas: transversal, longitudinal y límite. Ejemplos simples de ondas y los medios a través de los cuales se mueven son el sonido en el aire, las ondas sísmicas en el rock y las vibraciones de una cuerda de guitarra.

Un ejemplo de ondas mecánicas son las ondas en un estanque que se mueven hacia afuera desde donde se cae una piedra. La onda se mueve a través del medio a pesar de que los átomos y las moléculas del medio en sí mismo generalmente regresan a su posición original después de haber sido apretados, estirados o rotados por la onda que los atraviesa. La onda mecánica puede moverse en línea recta, movimiento rotacional o una combinación de ambos.

Las ondas poseen las características de frecuencia, período, longitud de onda y amplitud. La distancia entre un pulso de onda y el siguiente es su longitud de onda y el tiempo entre pulsos es el período. Para ondas transversales, la amplitud es la distancia que la onda desplaza al medio. El número de ondas que pasan a través del medio a lo largo del tiempo es la frecuencia de la onda. Cuanto mayor es la frecuencia de una onda mecánica, mayor es la energía que transmite.

Las ondas transversales transmiten su energía hacia arriba y hacia abajo o de lado a lado, obligando al medio a tomar la forma de una cresta y un valle, como en una onda sinusoidal. Un buen ejemplo de este tipo de onda es una onda S sísmica en la que la corteza terrestre se mueve hacia arriba y hacia abajo, o de lado a lado, perpendicular a la dirección de propagación de la onda. El modelo de onda mecánica de una onda transversal está dado por la ecuación de onda, una ecuación de energía, cuya solución es una onda sinusoidal que posee las características antes mencionadas de frecuencia, período, longitud de onda y amplitud.

Las ondas longitudinales son ondas de densidad que se mueven a través de la expansión y compresión de partículas del medio. Una expansión y compresión es una longitud de onda. Buenos ejemplos de estas ondas son las ondas sonoras en el aire y las ondas P sísmicas en el suelo. Cuanto mayor es la densidad del material, más rápido se mueven las olas a través de él.

Las ondas límite son ondas mecánicas que resuenan entre dos medios diferentes. Las cavidades de aire y las cuerdas restringidas en los instrumentos musicales, la vibración de un diapasón y la forma de corona de una salpicadura de gotas de agua son buenos ejemplos de ondas mecánicas de límite. El sonido resonante del diapasón está limitado por la forma y el tamaño de su límite y la elasticidad del material que lo compone.