6.- Pulsos.

PULSOS DE ONDAS LONGITUDINALES Y TRANSVERSALES

Un pulso es una perturbación de corta duración generada en el estado natural de un punto de un medio material que se transmite por dicho medio. Podemos producir un pulso, por ejemplo, realizando una rápida sacudida en el extremo de un muelle o de una cuerda, lanzando una piedra al agua de un estanque, dando un golpe a una mesa o produciendo una detonación en el aire.

El clip de video adjunto, filmado en el laboratorio, muestra el viaje de ida y vuelta de un pulso producido en un muelle largo. Para generarlo, una estudiante junta varios anillos del resorte tenso y después suelta de golpe. La perturbación producida en un extremo se transmite a la zona contigua del muelle, que repite el movimiento un poco después. El resultado global es un avance del estado de vibración a lo largo del muelle. Cuando la perturbación alcanza el otro extremo, el pulso se refleja y vuelve en sentido contrario. En esta experiencia las vibraciones tienen lugar en la misma dirección en la que se propagan y decimos que se trata de un pulso de onda longitudinal.

Un ejemplo de onda longitudinal es el sonido. Se pueden producir pulsos sonoros golpeando un objeto sólido. El objeto vibra y empuja al aire que lo rodea produciéndole una compresión que se traslada a una velocidad de unos 340 m/s. La propagación es longitudinal porque el aire es una disolución gaseosa sin fuerzas de cohesión entre sus moléculas. Por ello, la perturbación únicamente se propaga en la dirección en la que unas moléculas "chocan" con sus vecinas.

Otra forma de generar un pulso para que viaje por el muelle se muestra en el clip de video adjunto. Ahora la alumna estira unos pocos anillos del muelle en dirección perpendicular a él, y los suelta de golpe. Se forma una cresta o protuberancia que avanza a lo largo del muelle, e, igual que ocurre en la experiencia anterior, se refleja en el otro extremo para volver en sentido contrario. En este caso, las vibraciones tienen lugar en una dirección perpendicular a la de propagación y decimos que se trata de un pulso de onda transversal.

Un ejemplo de ondas transversales son las que se producen en la superficie de un lago o de un estanque. Entre las moléculas del agua se ejercen fuerzas intermoleculares de cohesión y la vibración vertical producida en un punto del agua se traslada por la superficie (horizontalmente) en todas las direcciones. La velocidad a la que se propagan las olas depende de la elasticidad del agua, determinada a su vez por propiedades como su composición, densidad...

Para terminar este apartado, conviene dejar claro el concepto fundamental de que en los procesos ondulatorios no se produce un transporte neto de materia.

Este concepto se resalta en la animación Modellus adjunta en la que se representan capas de aire que simulan una onda sonora longitudinal y partículas vibrantes de una onda transversal producida en una cuerda. Hemos destacado en color rojo a una capa de aire y a una partícula de la cuerda. Así se puede observar mejor que esa capa y esa partícula, como el resto, reproducen la vibración sin desplazarse por el medio. Mientras corre la aplicación se puede modificar el tiempo de retardo en vibrar cada capa o cada partícula respecto de la anterior y ver cómo afecta la modificación al aspecto general de cada onda. Bibliografía:  http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/Ondas/Ondas03.htm