¿Qué es una onda elástica?

Una onda elástica generalmente viaja a través de un material o fluido, o en su superficie, sin causar cambios estructurales o físicos permanentes. Normalmente se identifica por una distorsión o desplazamiento. Las olas que se propagan a través del agua, el sonido que se mueve a través del aire y la energía que se mueve a través de materiales sólidos como la Tierra a menudo se describen como ondas elásticas. La propagación se puede analizar matemáticamente, mientras que la altura, la longitud y el tiempo de una onda elástica se pueden visualizar mediante un gráfico. Las cámaras ultrasónicas especiales también pueden obtener imágenes del movimiento a través de una superficie sólida, como una hoja de metal o papel.

Si una piedra u otro objeto se cae al agua, las ondas generalmente se mueven en todas las direcciones. Estos pueden verse como un anillo circular desde arriba u observarse en la superficie a medida que la superficie se mueve hacia arriba y hacia abajo. Se puede medir una onda elástica graficando la altura desde un punto de referencia, como la superficie normal del agua. La altura de la línea curva se llama amplitud, que puede extenderse por encima de la línea de superficie, así como por debajo de ella. Esto es típicamente un ciclo en el movimiento de la ola.

Las ondas elásticas suelen tener picos y valles. De un pico al siguiente, así como de un canal a otro, hay un ciclo llamado amplitud. Si la onda elástica se compara con el tiempo en lugar de la distancia, entonces esta medición es del período de la onda. Dividir la longitud de onda por el período en una ecuación de onda generalmente proporciona un valor para la velocidad de la onda.

Una onda acústica a menudo viaja de manera similar, ya sea a través del aire, el agua o un material sólido. El período de una onda de sonido se llama frecuencia; Por lo general, se mide en unidades llamadas hertz si el tiempo de viaje se mide en segundos. Los cálculos matemáticos generalmente se vuelven más complejos cuando se analiza una onda elástica a través de un material sólido. Las propiedades geométricas de los cilindros y tubos en capas, por ejemplo, así como la densidad, dureza y forma de los objetos a menudo se tienen en cuenta. Estos datos son típicamente analizados y registrados por ingenieros para objetos tales como carcasas de aluminio y diversos componentes mecánicos.

Además de utilizar las matemáticas y el modelado por computadora, también se puede obtener una imagen de onda elástica con láser y detectores ultrasónicos. Los experimentos han utilizado cámaras de video para obtener imágenes de la vibración de la superficie y analizar las propiedades elásticas de varios materiales. En una placa de metal, por ejemplo, tal imagen puede parecer similar a las ondas en un estanque. Diferentes materiales pueden mostrar patrones de propagación separados, mientras que cada tipo puede transmitir una onda elástica de manera diferente bajo tensión.