Física | Ondas estacionarias

Summary

En este video, se explica el concepto de las ondas estacionarias, que surgen cuando dos ondas de la misma frecuencia, longitud de onda y amplitud se encuentran viajando en direcciones opuestas. A través de la interferencia constructiva y destructiva, estas ondas crean una onda estacionaria que no se propaga, sino que oscila en su lugar. Se detallan conceptos clave como los nodos (puntos de amplitud cero) y los antinodos (puntos de máxima amplitud), además de una explicación matemática de cómo se forman estas ondas. Este fenómeno se observa en cuerdas vibratorias y otros sistemas de ondas.

Takeaways

• 😀 Las ondas viajan en direcciones opuestas, pero su combinación da lugar a una onda estacionaria.
• 😀 La interferencia destructiva ocurre cuando el máximo de una onda coincide con el mínimo de la otra, lo que resulta en la cancelación de ambas ondas.
• 😀 La interferencia constructiva se produce cuando los máximos y los mínimos de ambas ondas coinciden, duplicando la amplitud de las ondas originales.
• 😀 Al detenerse las ondas en diferentes momentos, la onda resultante no se desplaza, sino que alterna entre máximos y mínimos.
• 😀 Las ondas que se suman sin moverse en una dirección se denominan ondas estacionarias.
• 😀 La función de onda para cada onda viajera es sen(x − ωt) para la onda que se mueve a la derecha y sen(x + ωt) para la que se mueve a la izquierda.
• 😀 La onda estacionaria resultante tiene una amplitud que es el doble de las amplitudes de las ondas originales.
• 😀 Los nodos son puntos de la onda estacionaria donde la amplitud siempre es cero y no se mueven a lo largo del tiempo.
• 😀 Los nodos se encuentran en posiciones que son múltiplos de λ/2 a lo largo de la onda estacionaria.
• 😀 Los antinodos son los puntos de máxima amplitud en la onda estacionaria y se encuentran a una distancia de λ/2 de los nodos.
• 😀 Los antinodos están separados por la mitad de la longitud de onda y su posición es determinada por múltiplos impares de λ/4.

Q & A

¿Qué es una onda estacionaria?

Una onda estacionaria es el resultado de la superposición de dos ondas que se mueven en direcciones opuestas. Estas ondas parecen no desplazarse a lo largo del medio, sino que oscilan entre puntos de máxima y mínima amplitud a posiciones fijas.

¿Qué sucede cuando dos ondas con la misma frecuencia, longitud de onda y amplitud se encuentran en direcciones opuestas?

Cuando estas ondas se encuentran, se suman según el principio de superposición, lo que puede resultar en interferencia destructiva o constructiva dependiendo de cómo coincidan los máximos y mínimos de cada onda.

¿Qué es la interferencia destructiva y qué ocurre durante ella?

La interferencia destructiva ocurre cuando el máximo de una onda coincide con el mínimo de la otra, lo que hace que las dos ondas se cancelen mutuamente y el resultado sea una línea horizontal, es decir, cero desplazamiento.

¿Qué ocurre durante la interferencia constructiva?

En la interferencia constructiva, los máximos y los mínimos de las dos ondas coinciden, lo que resulta en una onda con el doble de la amplitud de las ondas individuales.

¿Cómo se ve una onda estacionaria en términos de movimiento?

Una onda estacionaria no se desplaza, sino que oscila entre puntos de máxima y mínima amplitud. Aunque las ondas individuales se mueven hacia direcciones opuestas, la onda resultante no parece moverse, sino alterna entre máximos y mínimos a posiciones fijas.

¿Cuáles son los nodos en una onda estacionaria?

Los nodos son puntos donde la amplitud de la onda es siempre cero. Estos puntos no se mueven, independientemente del tiempo, y están ubicados en posiciones donde la función de la onda se anula.

¿Qué son los antinodos en una onda estacionaria?

Los antinodos son los puntos donde la amplitud de la onda es máxima, alternando entre los valores máximos positivos y negativos. Estos puntos se mueven a lo largo de la onda estacionaria.

¿Qué fórmula se utiliza para determinar las posiciones de los nodos?

La posición de los nodos se determina por la condición de que la función seno debe ser cero. Esto ocurre cuando la distancia 'x' es un múltiplo entero de medio período de la longitud de onda, es decir, x = n * λ / 2, donde n es un número entero.

¿Cómo se calcula la distancia entre nodos en una onda estacionaria?

La distancia entre dos nodos consecutivos es igual a la mitad de la longitud de onda, es decir, λ / 2.

¿Cómo se calculan las posiciones de los antinodos en una onda estacionaria?

Los antinodos se encuentran en las posiciones donde la función seno alcanza su valor máximo (±1). Esto ocurre en puntos donde la distancia 'x' es un múltiplo impar de un cuarto de longitud de onda, es decir, x = (2n + 1) * λ / 4, donde n es un número entero.