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Ondas y sonido

Qué es una onda, cómo se relacionan la longitud de onda, la frecuencia y la rapidez, cómo se propaga el sonido, cómo se suman las ondas, por qué las cuerdas y los tubos suenan con notas determinadas y qué es el espectro electromagnético. En el laboratorio de ondas ves cuerdas, resortes, sonido en un tubo, cubetas de ondas y ondas estacionarias, calculados con las mismas fórmulas de las unidades.

Progreso

Acerca de este curso

Una onda transporta energía sin transportar el material. En una cuerda, un trozo sube y baja mientras la onda avanza hacia la derecha, en ángulo recto con la dirección de avance. En un resorte, las espiras se mueven en la dirección de avance y se agrupan formando compresiones. El curso parte de esa imagen para llegar a la longitud de onda, la frecuencia y la rapidez, que encajan como v = fλ. En el laboratorio de ondas, una cuerda de 6 m lleva una onda, y si duplicas f, la longitud de onda tiene que reducirse a la mitad para que la rapidez no cambie.

Las seis unidades son qué es una onda, longitud de onda, frecuencia y rapidez, el sonido, interferencia y difracción, ondas estacionarias e instrumentos musicales, y el espectro electromagnético. El sonido viaja más rápido en líquidos y sólidos que en el aire porque son mucho más difíciles de comprimir. Si das una palmada frente a un acantilado y oyes el eco 2.0 s después, con el sonido a 343 m/s, puedes calcular a qué distancia está. Los audífonos con cancelación de ruido escuchan el ruido que llega y reproducen una onda con sus crestas y valles invertidos. OpenStax 27.3 señala que el experimento de la doble rendija de Young, de 1801, llevó a aceptar el carácter ondulatorio de la luz. El laboratorio dibuja cuerdas, resortes, sonido en un tubo, cubetas de ondas y ondas estacionarias con las mismas fórmulas de las lecciones.

La última unidad pone cifras al espectro. Un horno de microondas funciona a 2.45 GHz, así que sus ondas miden unos 12 cm, y la luz de un láser rojo de 633 nm es unas 190 000 veces más corta. Una frecuencia mayor significa más energía por fotón, pero la penetración depende del material y la longitud de onda. Los rayos X pueden atravesar tejidos blandos, mientras que los UV absorbidos por la piel pueden dañarla.

Antes de empezar

Casi todo este curso vuelve a una misma relación: la rapidez es igual a la frecuencia por la longitud de onda. Si sabes despejar una fórmula sencilla, como se practica en Ecuaciones lineales, estás listo. La última unidad usa potencias de diez para las ondas de radio y de luz, así que conviene repasar un poco la notación científica.

Al terminar

Podrás hallar la amplitud, el periodo y la rapidez de una onda a partir de un esbozo, estimar a qué distancia cayó un rayo según el intervalo antes del trueno y explicar por qué los astronautas no pueden oír un grito en el espacio. También podrás predecir qué ocurre cuando una cresta se encuentra con un valle, calcular la longitud de onda de una señal FM de 100 MHz y explicar por qué un tubo o una cuerda suenan en notas determinadas.

  1. 1¿Qué es una onda?Lejos de la costa, una gaviota sube y baja al pasar cada ola, pero no viaja con ella.
  2. 2Longitud de onda, frecuencia y rapidezLas crestas del mar separadas por 10 m que elevan a una gaviota una vez cada 5 s avanzan a 2 m/s.
  3. 3SonidoEl sonido recorre unos 343 metros por segundo en aire a 20 °C; por eso, si el trueno llega 3 segundos después del destello, el rayo cayó a aproximadamente 1 km.
  4. 4Interferencia y difracciónLos audífonos con cancelación de ruido producen un segundo sonido exactamente opuesto al ruido, y al sumarse ambos el resultado es casi silencio.
  5. 5Ondas estacionarias e instrumentos musicalesUn tubo cerrado por un extremo y de 67.2 cm de largo produce 128 Hz en un día a 22 °C, un poco por debajo del C situado bajo el C central (130.8 Hz).
  6. 6El espectro electromagnéticoUn horno de microondas funciona a 2.45 GHz, así que sus ondas miden unos 12 cm; la luz roja de un láser es de 633 nm, unas 190 000 veces más corta.

Cursos relacionados

  • Movimiento
    Posición, rapidez, velocidad y aceleración, y después la caída y el vuelo de los objetos. En el laboratorio de movimiento lanzas una pelota en la Tierra, la Luna o Marte y ves cómo se calculan el tiempo, la altura y el alcance.
  • Fuerzas
    Empujes, tracciones, fricción y gravedad, y las tres leyes con las que Newton relacionó la fuerza y el movimiento. En el laboratorio de movimiento haces oscilar un péndulo en la Tierra, la Luna o Marte y comparas su periodo con la fórmula.
  • Energía
    Trabajo, energía cinética, energía potencial, conservación de la energía y potencia, con los cálculos resueltos. En el laboratorio de energía pruebas una montaña rusa con barras de energía y un deslizador de fricción; también puedes empujar o elevar una carga para observar el trabajo y la potencia.
  • Luz
    Sombras y propagación rectilínea de la luz, espejos, refracción y reflexión interna total, lentes y el ojo, colores y prismas, y el largo esfuerzo por medir la rapidez de la luz. En el laboratorio de ondas sigues rayos a través de vidrio, agua y lentes, trazados con la ley de Snell y la ecuación de las lentes delgadas.
Fuentes de este curso (11)
  • OpenStax College Physics 2e (openstax.org/books/college-physics-2e): 16.9 Waves (disturbance that propagates, gull example λ 10.0 m, T 5.00 s, v = 2.00 m/s, transverse and longitudinal, amplitude independent of speed)
  • 16.10 Superposition and Interference (constructive, destructive, standing waves, f1 = v/2L, beats fB = |f1 − f2|, 256 Hz fork with 2 beats -> 254 or 258 Hz)
  • 17.2 Speed of Sound (Table 17.1: air 331 m/s at 0 °C, helium 965, fresh water 1480, sea water 1540, steel 5960, vulcanized rubber 54; v = 331 m/s × √(T/273 K); 343 m/s at 20 °C; audible range 20 to 20 000 Hz; P-waves 4 to 7 km/s, S-waves 2 to 5 km/s; Oldham and Lehmann)
  • 17.3 Sound Intensity (I0 = 10⁻¹² W/m², Table 17.2, factor 10 = 10 dB, factor 2 = 3 dB, 85 dB for 8 h footnote, bel named for Bell)
  • 17.5 Sound Interference and Resonance (noise-cancelling headphones 30 dB or more, closed tube λ = 4L and f_n = n v/4L with n odd, open tube f_n = n v/2L, 128 Hz tube at 22 °C = 0.672 m, ninth harmonic 1.15 kHz, trumpet vs clarinet overtones)
  • 24.1 (Maxwell; Hertz from 1887)
  • 24.3 The Electromagnetic Spectrum (c = fλ, Table 24.1, three rules of thumb, AM 540 to 1600 kHz, FM 88 to 108 MHz, microwave oven 2.45 GHz, visible 400 to 750 nm, UV 400 to about 10 nm, UV-A 320 to 400, UV-B 290 to 320, UV-C 220 to 290 nm, 99% of surface UV is UV-A, X-rays below 0.01 nm)
  • 27.3 Young's Double Slit (1801, d sin θ = mλ, 0.0100 mm and 633 nm example)
  • NASA science.nasa.gov/ems (Introduction, Visible Light: 380 to 700 nm; atmospheric windows)
  • NIST, c = 299 792 458 m/s exact (nist.gov/si-redefinition/meter)
  • ISO 16:1975 (A = 440 Hz, iso.org/standard/3601.html).

Fecha de consulta: 2026-10-17