Superposición de ondas
Una onda lleva crestas y valles por el espacio, y cuando dos ondas se encuentran en el mismo lugar el desplazamiento de ese instante simplemente se suma. Eso es la superposición. La velocidad queda fijada por v = fλ, las dos ondas se refuerzan o se cancelan, y una diferencia pequeña de frecuencia produce pulsaciones. Lo que sigue esta lección no es una onda quieta. Es una onda viajera que de verdad fluye. La altura en el lugar del encuentro es la suma.
Una onda viajera fluye de lado mientras conserva la forma de sus crestas y sus valles. La longitud de onda λ es la distancia de una cresta a la siguiente, y la frecuencia f es el número de crestas que pasan por un punto en 1 segundo. Su producto v = fλ es la velocidad a la que avanza la onda. En un medio real la velocidad queda fijada casi por completo por el medio, así que subir la frecuencia acorta la longitud de onda en la misma medida. Mueve λ y f y se muestra cómo queda fijada la velocidad. El espaciado de las crestas es la longitud de onda.
Superpón dos ondas de la misma frecuencia y la onda real en cada punto es la suma de los dos desplazamientos. Si la diferencia de fase Δφ es 0, cresta se encuentra con cresta y la onda crece mucho. Eso es el refuerzo. Si la diferencia de fase es π, una cresta se encuentra con el valle de la otra y la onda se cancela hasta quedar plana. Los auriculares que borran el ruido usan exactamente esta cancelación. Fabrican una onda cuya fase se aparta π del sonido que entra y borran el sonido en el oído. Mueve la diferencia de fase y la curva sumada cambia con ella. Cresta sobre cresta crece, y cresta sobre valle desaparece.
Superpón dos ondas cuyas frecuencias difieren solo un poco, y se ponen en fase y fuera de fase una y otra vez, así que el tamaño de la suma crece y mengua despacio. Ese vaivén lento es una pulsación. La frecuencia de la pulsación iguala la diferencia de las dos frecuencias, |f₁ − f₂|. Al afinar un instrumento haces sonar las dos notas juntas y ajustas hasta que la pulsación desaparece, y entonces las dos frecuencias se han vuelto exactamente iguales. Mueve f₂ para acercar las dos frecuencias y la pulsación se vuelve lenta de ver. Cuanto menor es la diferencia, más lento es el vaivén.
La superposición se comprueba justo en un punto. Desliza la sonda vertical a izquierda y derecha, y en ese lugar salen juntas la altura de cada onda y el valor de su suma. En toda posición la suma es siempre las dos alturas sumadas. Como la suma es exactamente la suma de las dos alturas en cada punto, las dos ondas se atraviesan y luego siguen con sus formas originales, como si la otra nunca hubiera estado. Mueve la sonda y la suma de los dos valores cae sobre la curva de la suma real. La forma después del cruce coincide con la forma de antes del encuentro, y esa es otra cara de la superposición.
La superposición vale igual sea como sea que tiemble la onda. En una onda transversal el medio tiembla perpendicular a la dirección de avance, y esa es la curva que solemos ver. En una onda longitudinal el medio tiembla adelante y atrás a lo largo de la dirección de avance, y los lugares apretados alternan con los lugares flojos. Los dos dibujos son la misma onda dibujada de dos maneras. La luz es una onda transversal y el sonido en el aire es una onda longitudinal, y aun así la superposición se aplica a las dos del mismo modo. Pulsa el cambio y el mismo temblor aparece en las dos formas. Solo cambia el dibujo. La regla de sumar es la misma.