¿Qué es una onda?

Lejos de la costa, una gaviota sube y baja al pasar cada ola, pero no viaja con ella.

Una perturbación que se propaga

Deja caer una piedra en un estanque en calma y verás anillos que se extienden por la superficie. Presiona una cuerda de guitarra y su movimiento se verá borroso. Grita en un campo y alguien te oirá un momento después. Los tres son ejemplos de ondas. College Physics de OpenStax da una definición breve: una onda es una perturbación que se propaga, es decir, que se aleja del lugar donde se originó. En el estanque, la perturbación es la forma de la superficie del agua. En el aire, es un cambio de presión. En la cuerda, es una deformación lateral.

La palabra importante es perturbación. El patrón se desplaza, pero el material permanece casi en el mismo lugar. Una gaviota en mar abierto sube cuando llega una cresta y baja cuando pasa un valle; después de pasar la ola, queda aproximadamente donde estaba. OpenStax señala que, en las olas lejos de la costa, las partículas de agua describen pequeños círculos y permanecen en una zona mientras la energía avanza. Si una ola te empuja en aguas profundas, lo que sientes es la energía, no una corriente de agua que pasa a toda velocidad.

Cresta, valle, longitud de onda y amplitud

Una onda periódica sencilla tiene puntos altos llamados crestas y puntos bajos llamados valles. La distancia de una cresta a la siguiente, medida en la dirección de propagación, es la longitud de onda, representada por la letra griega λ (lambda). La amplitud indica cuánto se aleja el medio de su posición de reposo: es la altura de una cresta sobre la línea horizontal, o la mitad de la distancia entre cresta y valle. OpenStax señala que la amplitud es completamente independiente de la rapidez de propagación. Una onda grande y una pequeña en la misma cuerda avanzan con la misma rapidez.

Dos direcciones de oscilación

Hay dos tipos básicos de ondas, según la dirección de oscilación respecto a la de propagación. En una onda transversal, el medio se mueve perpendicularmente a la dirección en que avanza la onda. Sacude un extremo de una cuerda atada a un poste: una elevación la recorre mientras cada tramo sube y baja. Las ondas de las cuerdas de instrumentos musicales son transversales, al igual que la luz y las demás ondas electromagnéticas. En una onda longitudinal, el medio se mueve hacia delante y hacia atrás en la dirección de propagación. Empuja y tira de un extremo de un resorte largo y verás zonas apretadas, llamadas compresiones, que lo recorren.

El sonido en el aire y en el agua es longitudinal. Un fluido casi no se opone a una deformación lateral, de modo que solo puede transmitir compresiones y expansiones. Los sólidos pueden transmitir ambos tipos de ondas. Las olas del mar combinan los dos, por lo que las partículas de agua describen círculos. Los terremotos envían ambos tipos a través del suelo: ondas P de compresión que viajan de 4 a 7 km/s y ondas S de corte que viajan de 2 a 5 km/s, según OpenStax. Los sismógrafos registran primero la onda P; el intervalo hasta la llegada de la onda S indica a qué distancia ocurrió el terremoto.

Ondas que no necesitan un medio

Las olas, el sonido y las ondas sísmicas son ondas mecánicas: necesitan un material por el que propagarse. El sonido no puede cruzar el espacio vacío porque no hay nada que comprimir. La luz, las ondas de radio y las demás ondas electromagnéticas son diferentes. Están formadas por campos eléctricos y magnéticos variables y se propagan en el vacío; por eso la luz solar llega a nosotros tras recorrer 150 millones de kilómetros de espacio. OpenStax advierte de una confusión frecuente: una radio te transmite sonido, pero las ondas de radio son electromagnéticas, no sonoras.