Intensidad de una onda

¿Cómo podríamos expresar en qué medida llega a la superficie de la Tierra la energía que irradia el Sol?

Supongamos que se dispone de un sistema para absorber y medir toda la energía que recibe una placa ai ser iluminada por el Sol. Es evidente que el resultado obtenido dependerá:

  • Del tiempo que la placa esté expuesta a la radiación solar.De la superficie de la placa.

Del ángulo que forme la placa con los rayos solares. La energía será ‘ máxima cuando dicho ángulo sea recto Teniendo en cuenta estos tres factores de los que depende la energía transmitida por una onda, se define la Intensidad de onda.

Se llama intensidad de onda a la energía que transmite una onda por uni­dad de tiempo y por unidad de superficie perpendicular a su dirección de propagación.

Si AEes la energía recibida en un intervalo de tiempo, Af, sobre una superfi­cie, Sn, normal a la dirección de propagación, ia intensidad de la onda es:Como la energía por unidad de tiempo (AE/Aí) se mide en J/s, que equiva­len a vatios, la intensidad de onda se expresa en el SI en W/m2.

Apliquemos los anteriores conceptos al caso más habitual: el de un foco puntual que emite ondas tridimensionales en un medio homogéneo e isótropo.

En este caso, una superficie, Sn, perpendicular a la dirección de propaga­ción de las ondas, sería la superficie de una esfera con centro en el foco Si el radio de la esfera es r, su superficie es Sn = 4 n r2.Por otra parte, como la superficie esférica rodea totalmente el foco, toda la energía emitida por él pasa a través de la misma. Por ello, el cociente AE/Aí es igual a la energía total que emite por unidad de tiempo -llamada potencia del foco-, que simbolizaremos por P.

En consecuencia, la intensidad de la onda esférica emitida por un foco puntual a una distancia rdel mismo será:

Es decir, en el caso de las ondas esféricas, la intensidad de onda es inver­samente proporcional al cuadrado de la distancia al foco emisor.

Este fenómeno de disminución de la intensidad de onda al alejarse del foco recibe el nombre de atenuación. Se debe a que, al expandirse el frente de onda, la misma cantidad de energía se reparte en una superficie cada vez mayor. La pérdida de intensidad de onda se manifiesta en una disminución de la amplitud de vibración

Tipos de ondas

Si se da una sacudida a uno de los extremos de una tira elástica, se produ­ce una deformación que se propaga a lo largo de ella . Este tipo de onda se llama pulso.Si se dan varias sacudidas iguales al extremo de la tira elástica, se propaga a lo largo de ella un conjunto de pulsos sucesivos que recibe el nombre de tren de ondas Según la dirección de la perturbación que se propaga, las ondas se clasifican en transversales y longitudinales. Mediante unos sencillos ejemplos pode­mos comprender fácilmente la diferencia entre ambos tipos de ondas.La propagación de una onda se puede observar fácilmente en un muelle en hélice de varios metros de longitud. Si se coloca en posición horizontal, se sujeta uno de sus extremos a un punto fijo y se da una sacudida vertical al otro extremo, se produce una deformación que avanza rápidamente a lo largo del muelle. En este caso, el desplazamiento de las espiras del muelle al paso de la perturbación es vertical, mientras que la onda se propaga horizontalmente.Se dice que una onda es transversal cuando la dirección de la perturbación es perpendicular a la dirección en la que se propaga. Una onda transversal de especial importancia es la luz…i,Imaginemos ahora que se coloca sobre una mesa de billar una larga hilera de bolas perfectamente alineadas y muy próximas entre sí.

Si se golpea la primera bola con el taco en la dirección de la alineación, se produce una perturbación, que se propaga a lo largo de la hilera haciendo chocar cada bola con la siguiente. En este caso, tanto el desplaza­miento de las bolas como la propagación de la onda se producen en la misma dirección.Se dice que una onda es longitudinal cuando la perturbación tiene lugar en la misma dirección en la que se propaga la onda.El sonido es una vibración que se transmite a través del aire en forma de onda longitudinal; es decir, las moléculas de aire vibran en la misma direc­ción en la que se propaga el sonido.

En muchos casos, al propagarse una onda, la perturbación que se transmi­te consiste en un movimiento de partículas materiales. Decimos entonces que se trata de una onda mecánica. Lógicamente, las ondas mecánicas necesitan un medio material y no pueden propagarse en el vacío.Las ondas en la superficie del agua la deformación que se propaga en un muelle  y el movimiento que se transmite a lo largo de una hilera de bolas de billar  son distintos ejemplos de ondas mecánicas.El sonido, por tratarse de una vibración de la materia, es también una onda mecánica.Pero existen otras ondas -las de radio y televisión, los rayos infrarrojos, la luz, los rayos ultravioletas, los rayos X, etc.- que pueden propagarse no solo a través de un medio material, sino también en el vacío. Se trata de las ondas electromagnéticas.

La perturbación transmitida por estas ondas consiste en un campo eléctrico cuya intensidad varía de forma periódica acompañado de un campo magnéti­co perpendicular a este, que varía con idéntica frecuencia. Ambos campos son perpendiculares a la dirección de propagación de la onda