ENERGÍA Y POTENCIA QUE TRANSMITEN LAS ONDAS
Todos los movimientos ondulatorios tienen energía asociada, por ejemplo la energía recibida del sol o los efectos destructivos del oleaje.Para producir un movimiento ondulatorio es necesario aplicar una fuerza en el medio, efectuando así un trabajo en todo el sistema.De esta manera se puede transportar energía de una región a otra.
En todos los casos en los que se produce una ola armónica nos encontramos con partículas, de mayor o menor tamaño, que están vibrando. Es decir, en ningún caso hay desplazamiento de materia desde el foco hacia los puntos materiales.
En el proceso de la fotosíntesis, las plantas requieren de energía solar para transformarla en energía potencial química.
La potencia P de una onda es la energía E que transmite por unidad de tiempo t, y su valor es proporcional al cuadrado de la amplitud A y al cuadrado de la frecuencia f:
La unidad de medida de la potencia en el Sistema Internacional (S.I.) es el vatio (W), de la energía el julio (J), del tiempo el segundo (s), de la de la frecuencia el hertzio (Hz) y la de la amplitud el metro (m).
Ejemplos
- Determina la potencia que debemos suministrar a una cuerda sometida a una tensión constante de 50 N para que las ondas armónicas generadas sean de una amplitud de 15 cm y su frecuencia 40 Hz, sabiendo que su densidad lineal es de 200 g/m.
Datos
- Densidad lineal de la cuerda: μ=200g/m=0.2kg/m
- Tensión de la cuerda: T=50N
- Amplitud de las ondas: A=15cm=0.15m
- Frecuencia de la ondas: f=40Hz
Resolución
La potencia de una onda se define como:
Ahora bien, sabemos que la onda armónica que se genera en la cuerda lo hace a partir de un oscilador armónico, cuya energía es:
Sabemos que podemos escribir la frecuencia angular como ω=2·π·f, y que la masa de la cuerda se puede calcular como el producto de la densidad lineal por la longitud de la cuerda m=μ·∆x por lo que nos queda:
Ahora bien, el cociente ∆x/t es la velocidad de propagación de la onda, que en el caso de una cuerda viene dada por la expresión:
Finalmente, estamos en condiciones de calcular la potencia que hay que suministrar a la cuerda, es decir, la potencia de nuestro foco, según:
Las ondas sísmicas pueden ser generadas por movimientos telúricos naturales, los más grandes de los cuales pueden causar daños en zonas donde hay asentamientos urbanos. Existe toda una rama de la sismología, que se encarga del estudio de este tipo de fenómenos físicos. Las ondas sísmicas pueden ser generadas también artificialmente como por ejemplo el uso de explosivos o camiones (vibroseis). La sísmica es la rama de la sismología que estudia estas ondas artificiales.
