Los cuerpos en movimiento, especialmente si tienen masa, producen ondas al interactuar con un medio. En el caso de arrojar una piedra en el agua, se produce una perturbación en el medio que se propaga como onda. ¿Pero qué tipo de onda es?
Las ondas transversales
Las ondas que se propagan en la superficie de un cuerpo líquido, como el agua, son de la misma naturaleza que las ondas que se transmiten en una cuerda: ondas transversales. Esto significa que las partículas del medio, en este caso las moléculas de agua, se mueven perpendicularmente a la dirección en que la onda se propaga. Es decir, las moléculas de agua no se desplazan con la onda, sino que se “mueven” arriba y abajo. Además, la onda no transporta materia, sino solo energía.
El experimento de la piedra en el estanque
Para entender mejor este fenómeno, podemos realizar un experimento. Imaginemos que tenemos un estanque de agua tranquila. Si lanzamos una piedra en el centro del estanque, lo que sucede es que la piedra cae en el agua y la superficie se deforma, produciendo una perturbación.
La perturbación inicial se propaga a través del agua y hace que partes del líquido adyacentes a la porción de agua en que cayó la piedra empiecen a moverse, también arriba y abajo. Esta perturbación a su vez se propaga a otras partes del agua, que no fueron tocadas directamente por la piedra, y las hace moverse también. Estas ondas se van propagando a través del agua de forma circular, en todas las direcciones, hasta que se pierden en la orilla del estanque.
La forma de las ondas
Si cortáramos el estanque por un plano vertical imaginario y observáramos la superficie del agua desde un costado, veríamos que la superficie del agua toma la misma forma que una cuerda vibrante. Es decir, la onda forma una curvatura.
Si situamos, por ejemplo, pedacitos de corcho o de madera pintados en el agua, veremos que estos suben y bajan como lo hacían los puntos coloreados del ejemplo de la cuerda, manteniéndose siempre a la misma distancia del punto de impacto.
La amplitud y longitud de onda
La amplitud de la onda es la distancia entre la posición superior (o inferior) de los pedacitos de corcho o madera y su posición de equilibrio. La longitud de onda, por su parte, es la distancia entre dos máximos (o mínimos) consecutivos del perfil de la superficie.
En el caso de la cuerda o de un cuerpo sólido, la onda es una onda longitudinal, es decir, las partículas del medio se mueven paralelamente a la dirección de propagación de la onda. Pero cuando se trata de la superficie de un líquido, las ondas son siempre transversales.
El ángulo ideal para lanzar una piedra
El ángulo ideal para lanzar una piedra es de 20 grados con respecto al agua, según los investigadores. Si el ángulo es demasiado pequeño, la piedra se ralentiza, pierde energía y no puede volver a rebotar. Si el ángulo es demasiado grande, la piedra se zambulle y se hunde.
Las ondas en movimiento
Las ondas en el agua pueden interactuar entre sí. Cuando dos ondas se encuentran, pueden sumarse (interferencia constructiva) o cancelarse (interferencia destructiva). Esto se debe a que las ondas son perturbaciones que interactúan con la energía del medio en el que se propagan.
Además, las ondas pueden reflejarse en una superficie, como la orilla del estanque, y volver hacia el punto de origen. Esto lo podemos observar cuando lanzamos una piedra en el agua cerca de una orilla y vemos cómo las ondas se reflejan en la orilla y vuelven hacia el centro del estanque.
Las ondas y el sonido
Las ondas también se producen en los fluidos, como el aire. Estas ondas son ondas longitudinales, es decir, las partículas del aire se mueven en la misma dirección que la onda.
El sonido es una onda longitudinal que se propaga en el aire. Cuando una fuente emite un sonido, por ejemplo, una bocina, las moléculas del aire a su alrededor se mueven y producen una onda de presión que se propaga en todas direcciones.
¿Y las ondas en el mar?
Las ondas que se producen en el mar son una combinación de ondas transversales y longitudinales. Esto se debe a que el mar es un medio más complejo, en el que interactúan corrientes, vientos, variaciones de temperatura y densidad, entre otros factores.
Las olas en el mar son ondas transversales que se propagan en la superficie del agua, pero también hay ondas longitudinales que se producen en la columna de agua y que se propagan en dirección vertical.
Conclusiones
En conclusión, cuando arrojamos una piedra en el agua, se producen ondas transversales que se propagan de forma circular en todas direcciones. Estas ondas no transportan materia, sino solo energía, y se caracterizan por su amplitud y longitud de onda.
Como hemos visto, las ondas son un fenómeno físico que se presenta en diversos medios, desde las cuerdas hasta el mar. La comprensión de las ondas es esencial en la física, la ingeniería, la música y muchas otras disciplinas.
