Los fenómenos ondulatorios y las simulaciones

Los fenómenos ondulatorios.

Explicar fenómenos ondulatorios en Ciencias Naturales, no es tan sencillo como suponemos.

Ante todo, para comenzar con un tema, es necesario pensar en dichos fenómenos como una onda. Es muy probable que los estudiantes piensen en algo similar a la imagen:

Pero también, pueden  presentarse las siguientes imágenes y preguntar si acaso, no representan fenómenos ondulatorios:

Algunas ondas son más evidentes que otras, dado que son visibles mientras que otras son perceptibles a los sentidos y otras, tal vez pasan desapercibidas. Lo importante es dejar claro que, para hablar de fenómenos ondulatorios debe existir: Una fuente emisora, un medio a través del cual se transmita una onda y una fuente receptora.

Los medios pueden ser los estados de la materia: Sólido, líquido o gaseoso.

Así reconocemos que una onda sonora necesita del aire o del agua para transportarse.

Mientras que, una onda sísmica necesita del medio terrestre o marítimo para manifestarse.

Y así pueden ir surgiendo otros ejemplos, pero ¿Cuáles son las características o particularidades de las ondas? ¿Sus parámetros podrán variarse? ¿Qué implicarán dichas variaciones?
Amplitud es la altura que alcanza una onda.
Cresta es el pico máximo positivo.
Valle es el pico mínimo negativo.
Longitud de onda es la distancia entre las crestas.
Frecuencia indica la duración de un ciclo.
Respecto de las ondas ¿Cómo pueden propagarse? Respondiendo a esta pregunta, una práctica sencilla puede ser llevada al aula, con los resortes de juguete.

Con dos personas en ambos extremos del resorte, pueden evidenciarse dos tipos de ondas: Las longitudinales y las transversales.

Ondas transversales (Imagen de la práctica)

Ondas longitudinales (Imagen de la práctica)

Las ondas longitudinales son las que se obtienen al estirar y comprimir el resorte en la dirección del eje "x", mientras que las ondas transversales son aquellas que se obtienen al hacer oscilar al resorte en dirección del eje "y".

El uso de simuladores.

Existen simuladores interesantes para el abordaje de los fenómenos ondulatorios.

Por ejemplo, los simuladores pHet ofrecen una amplia gama de simuladores entorno a este fenómeno.

Al hacer oscilar la cuerda, pueden variarse otros parámetros tales como la tensión y/o amortiguación.

Así tambien, puede observarse la relación entre un movimiento oscilatorio que describe una trayectoria circular.

De esta manera puede justificarse el empleo de la fórmula que responde a un Movimiento oscilatorio armónico simple (M.O.A.S)

Donde:

 A indica la amplitud de la oscilación.

 w indica la frecuencia angular.
 t indica el tiempo.

indica el desfasaje inicial junto a la amplitud cuáles son las condiciones iniciales del movimiento.


En este caso, al igual que el movimiento rectilíneo uniformemente variado, la derivada de la posición respecto del tiempo nos indica la velocidad y, la derivada de la velocidad respecto del tiempo nos indica la aceleración.

Existen numerosas ejercitaciones al respecto, que pueden ir complejizándose acorde al nivel en el que se aborden, pero su llegada resulta más amena desde el empleo de simuladores que permiten vincular una oscilación con una ecuación trigonométrica.

Queda a criterio de cada docente explorar nuevos recursos o, como más adelante ha de abordarse, otras cuestiones tales como la sobreamortiguacion y la subamortiguación de un movimiento oscilatorio.

Bibliografía y/o webgrafía.

Tema 7. Movimientos oscilatorios y ondulatorios. (Dakota del Norte). Consultado el 02 de octubre de 2017, desde http://ocw.usal.es/ensenanzas-tecnicas/fisica-i/contenidos/temas_por_separado/7_ap_oscond1011.pdf

Banco de imágenes gratuitas Pixabay: https://pixabay.com

HTML5 - Simulaciones PhET. (Dakota del Norte). Obtenido el 02 de octubre de 2017, de https://phet.colorado.edu/es/simulations/category/html