Si tiras una piedra a un lago en calma, las ondas se extienden hacia fuera, pero una hoja que flota en el agua solo sube y baja en su sitio y no se va con ellas.
Cuando el material solo vibra en su sitio y lo único que se transmite es la vibración, hablamos de una onda, y el material que la transmite es el medio.
El sonido también es una onda, con el aire como medio: lo a menudo que vibra el aire (frecuencia) fija el tono, y lo fuerte que vibra (amplitud) fija la intensidad.
El primer dibujo es una instantánea de una onda que avanza por una cuerda a 1 m/s, así que al subir la frecuencia la longitud de onda se acorta en la misma proporción y se comprueba que frecuencia por longitud de onda da siempre 1 m/s.
Cómo es una onda
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Instantánea de una onda que avanza por una cuerda a 1 m/s (el dibujo mide 100 cm de ancho)
8 cm
3 Hz
💡 Palabras para describir una onda
①Onda: una vibración que nace en un punto y se propaga por un medio; el medio solo vibra en su sitio y no viaja con ella.
②Amplitud (A): la altura desde el centro de la vibración hasta una cresta (o un valle); cuanto mayor, más energía.
③Longitud de onda (λ): la distancia de una cresta a la siguiente (o de valle a valle).
④Frecuencia (f): el número de vibraciones por segundo, en hercios (Hz).
⑤En el dibujo, con 2 Hz la longitud de onda es de 50 cm y con 4 Hz, de 25 cm.
Ondas transversales y longitudinales
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Ondas transversales y longitudinales: hacia dónde vibra el medio y hacia dónde avanza la onda
🔍 Tipos de ondas
①Onda transversal: el medio vibra perpendicular al avance de la onda, como en una cuerda, las ondas S de los terremotos o la luz.
②Onda longitudinal: el medio vibra en la misma dirección del avance, como en el sonido o las ondas P.
③En una onda longitudinal se alternan zonas apretadas (compresiones, C) y zonas espaciadas (enrarecimientos, E) que avanzan.
④El sonido se transmite porque las partículas del aire vibran adelante y atrás, así que no puede viajar por el vacío.
Las tres cualidades del sonido
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Tono, intensidad y timbre comparados por la forma de onda
Sonido agudo y sonido grave
Velocidad de una onda
v = fλ (velocidad = frecuencia × longitud de onda)
El medio fija la velocidad; en un mismo medio, al subir la frecuencia la longitud de onda se acorta en la misma proporción y el producto no cambia.
🎵 Las tres cualidades del sonido
①El tono lo fija la frecuencia: cuanto mayor, más agudo es el sonido. Las personas oímos aproximadamente de 20 a 20 000 Hz.
②La intensidad la fija la amplitud: cuanto mayor, más fuerte.
③El timbre lo fija la forma de onda: un diapasón da una onda suave y una guitarra una onda compleja hecha de varias vibraciones, así que suenan distinto con el mismo tono.
Puntos clave
Resumen
v = fλ · tono = frecuencia · intensidad = amplitud · timbre = forma de onda
Recuerda juntas la fórmula de la velocidad de una onda y las tres cualidades del sonido.
🎯 Puntos de examen
①En las ondas transversales la vibración es perpendicular al avance (cuerdas, luz); en las longitudinales es paralela (sonido).
②v = fλ: velocidad = frecuencia × longitud de onda.
③Un sonido agudo tiene mucha frecuencia; un sonido fuerte, mucha amplitud.
④El sonido viaja por el aire a unos 340 m/s, algo más rápido cuanto más calor hace.
⑤El sonido necesita un medio, así que en el vacío no se oye.
Ejemplos y prueba
Ejemplo 1
¿Qué velocidad tiene una onda de 50 Hz de frecuencia y 4 m de longitud de onda? (v = fλ)
1
La velocidad de una onda es v = fλ, la frecuencia por la longitud de onda.
2
v = 50 Hz × 4 m = 200 m/s.
▸ 200 m/s
Vibra 50 veces por segundo y avanza 4 m en cada vibración, así que recorre 200 m cada segundo.
Ejemplo 2
¿De qué dependen el tono y la intensidad de un sonido?
1
El tono depende de la frecuencia: cuanto mayor, más agudo.
2
La intensidad depende de la amplitud: cuanto mayor, más fuerte. El timbre depende de la forma de onda.
▸ Tono = frecuencia / intensidad = amplitud
En el dibujo de abajo, el sonido agudo tiene la onda más apretada y el fuerte, más alta.
tipo prueba de unidad
¿Qué afirmación sobre las ondas y el sonido es correcta?
①La velocidad de una onda se halla con v = f ÷ λ
②El tono de un sonido lo determina la frecuencia
③El volumen de un sonido lo determina la frecuencia
④El sonido es una onda transversal
⑤La unidad de frecuencia es el m
▸ ② El tono de un sonido lo determina la frecuencia
1
El tono sube al aumentar la frecuencia, así que depende de ella; ② es correcta.
2
La velocidad de una onda es v = fλ (①), la intensidad depende de la amplitud (③), el sonido es una onda longitudinal (④) y la unidad de frecuencia es el hercio (⑤).