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¿Qué son las ondas longitudinales?
En primer lugar, ten en cuenta que las ondas son formas en que la energía puede viajar sin que la materia tenga que acompañarla. Una onda sonora empuja el aire que tiene delante con información, transfiriendo energía cinética vibratoria a través del aire. Entonces, ¿qué es una onda longitudinal?
Las ondas longitudinales son un tipo específico de onda en la que las partículas perturbadas oscilan en la misma dirección en la que se propaga la onda.
El material por el que viaja una onda se denomina medio. Puede ser agua en el caso de las olas oceánicas, o la propia Tierra en el caso de las ondas sísmicas. Las partículas de este medio deben moverse hacia delante y hacia atrás para que la onda se propague o avance. Este movimiento de vaivén puede ser en cualquier dirección; sin embargo, en el caso de las ondas longitudinales, las partículas delmedio sólo pueden moverse paralelamente a la dirección en la que viaja la onda.
Las ondas longitudinalestienen compresiones, un periodo de la onda en el que dos partículas vecinas se acercan, y rarefacciones, un periodo en el que dos partículas vecinas se separan. Son análogas a las crestas y depresiones de las ondas transversales. Por último, sólo las ondas transversales pueden polarizarse y alinearse. Esto no puede hacerse con una onda longitudinal. Esto funciona porque, a medida que la onda se desplaza, cada partícula del medio está ligeramente desfasada. Cuando una partícula empieza a moverse en este movimiento de vaivén, la siguiente partícula de la línea se retrasa ligeramente antes de iniciar el mismo movimiento. Con todas las partículas del medio actuando así, la onda puede propagarse hacia delante, hacia la dirección a la que se dirige.
Ondas transversales vs longitudinales
Una onda transversal es increíblemente parecida a una longitudinal, sólo difiere en un aspecto clave. Mientras que en las ondas longitudinales las partículas del medio se propagan paralelamente a la dirección de la onda,en una onda transversal las partículas del medio viajan perpendicularmente a la dirección de la onda.
Debido a esta singular pero, gran diferencia, estas ondas se comportarán de forma muy diferente. Debido a la naturaleza de la propagación, una onda transversal no puede viajar a través de un medio que sea un gas, sólo un sólido o un líquido. Esto no es un problema para una onda longitudinal, ya que pueden propagarse a través de cualquier tipo de medio, ya sea sólido, líquido o gaseoso.
Otra consecuencia de esta diferencia de movimiento es que las ondas transversales son bidimensionales y las longitudinales unidimensionales.
Un ejemplo de cómo oscila una onda transversal.
Una onda longitudinal sigue siendo una onda, es decir, lleva información de un lugar a otro. Esta información está en el movimiento desfasado de las partículas a medida que la onda se propaga, lo que se conoce como compresiones y rarefacciones.
Diagrama de una onda longitudinal
A continuación se muestra un diagrama con las características principales de una onda longitudinal:
Un ejemplo de cómo oscila una onda longitudinal. Observa las compresiones y rarefacciones.
¿Cuáles son algunos ejemplos de ondas longitudinales?
Las ondas longitudinales existen en todas partes de nuestra vida cotidiana, y basta con mirar en cualquier dirección para encontrar un buen ejemplo.
Ondas longitudinales: Las ondassonoras
Ya hemos mencionado un ejemplo de onda longitudinal que vemos todos los días, o debería decir que oímos todos los días. Las ondas sonoras son ondas longitudinales, algo que deberíamos saber de todos modos debido a que el sonido viaja por el aire, y ya sabemos que sólo las ondas longitudinales pueden hacerlo. Cuando se emite un sonido, la fuente de ese sonido está golpeando el aire justo delante de esa fuente muchas veces por segundo, y este golpe empuja una onda longitudinal hacia delante, justo hacia nuestros oídos para que la oigamos.
La próxima vez que estés cerca de un altavoz, prueba a poner la mano delante de la fuente del sonido sobre él. Podrás sentir que algo empuja tu mano, ¡son las ondas sonoras longitudinales! Puedes sentir cómo empujan al moverse hacia delante y hacia atrás en lugar de hacia arriba y hacia abajo.
El centro del altavoz será la fuente del sonido, poner la mano sobre él te permitirá sentir las ondas vibratorias empujando hacia delante.Wikimedia Commons
Las ondas sonoras también pueden provocar directamente otra onda longitudinal. Si un objeto capaz de vibrar choca con una onda sonora de una frecuencia determinada, empezará a vibrar a esa frecuencia. Esta vibración actúa como una onda longitudinal en todo el objeto. Por ejemplo, cuando un cristal se rompe al pasar a través de él una frecuencia elevada. Si la onda sonora golpea el cristal con una amplitud suficientemente alta y se propaga a la frecuencia adecuada para que el cristal vibre también, ¡el cristal empezará a vibrar de forma tan agresiva que podría llegar a romperse! Esta frecuencia se llama frecuencia de resonancia, y cada material tiene una, en la que si una onda de esta frecuencia lo atraviesa, hará que el material oscile a esa misma frecuencia en amplitud creciente hasta que esta frecuencia haga que el material se degrade.
Ondas longitudinales: Terremotos
Puede que hayas pensado que las ondas longitudinales sólo viajan por el aire, ya que aún no hemos visto ninguna que pueda viajar en un líquido o un sólido. Sin embargo, un tipo especialmente peligroso de onda longitudinal que viaja por el suelo es un terremoto. Los terremotos no son sólo longitudinales, sino que están formados por diferentes ondas, y la onda longitudinal de un terremoto se conoce como onda P. Estas son las ondas que preceden a las grandes y especialmente peligrosas ondas S, que son transversales, y normalmente no causan muchos daños, pero aún así es posible sentirlas. Estas ondas P llegan primero debido a que las ondas longitudinales viajan más rápido que las transversales. Sólo viajan por el suelo, este movimiento de vaivén que va de la mano de las ondas longitudinales es la razón por la que el suelo se moverá de izquierda a derecha cuando estas ondas P estén activas.
La razón de que los animales puedan detectar los terremotos antes que nosotros se debe a estas ondas P. Rara vez las percibimos antes que las ondas S más grandes, pero los sentidos agudizados de muchos animales diferentes, como perros y gatos, pueden registrar estas ondas y buscar refugio antes de que se produzca un daño real.
Un tipo sorprendente, pero también peligroso, de onda longitudinal real se producirá en los grandes maremotos. Como este tipo de olas son conocidas por subir y bajar, se te perdonaría que pensaras que son olas totalmente transversales, pero no es así. Al final, las olas se encogen y el agua por la que viaja la ola empieza a moverse en paralelo a la dirección de la ola.
Onda longitudinal - Puntos clave
Una onda longitudinal es una onda en la que las partículas del medio por el que se desplaza se mueven en paralelo a la dirección del desplazamiento.
La onda avanza debido a que las partículas del medio están ligeramente desfasadas entre sí.
Las ondas transversales son similares a las longitudinales, pero desplazan las partículas de su medio perpendicularmente a la dirección de desplazamiento en vez de paralelamente.
Las ondas transversales se diferencian más por esto, por existir en dos dimensiones, tener valles y crestas, y no poder viajar a través de los gases.
Hay muchos ejemplos de ondas longitudinales en el mundo real, desde algunas catástrofes naturales como terremotos y maremotos, hasta las ondas sonoras que creamos y escuchamos cada día.
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