Conferencia 3. Teoría Electromagnética Parte A: Introducción a las Ondas

1. Conferencia 3. Teoría ElectromagnéticaParte A: Introducción a las Ondas Tomado del material preparado por el Dr. Ricardo Mediavilla para el curso TEEL 4051 y adaptado por el Prof. Jaime José Laracuente-Díaz para el curso TEEL 2013

2. Definición de Onda(Física) • En física, una onda es una propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, que se propaga a través del espacio transportando energía. • El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal, el espacio o el vacío.

3. Tipos de Ondas en la Naturaleza • En la naturaleza existen todo tipo de ondas: • olas en el mar • ondas acústicas • ondas producidas al estirar la cuerda de un instrumento como el violín o la guitarra • ondas sísmicas producidas por un terremoto • ondas electromagnéticas

4. Características de las Ondas • Todas estas ondas, irrespectivo de cómo son producidas, poseen las siguientes características comunes: • Al propagarse, las ondas llevan energía de un punto a otro. Por lo tanto, si la onda es modulada, también puede llevar información. • Las ondas exhiben una velocidad de propagación, la cual puede ser lenta en el caso de las olas del mar o rápida (velocidad de la luz) como las ondas electromagnéticas en el espacio libre.

5. Ondas Lineales • Algunas ondas son lineales. • Esto es, les aplica el principio de superposición. Una onda lineal puede atravesar otra onda y no sufre alteración alguna. • El total o resultado de dos ondas lineales es la suma de las dos ondas como éstas existirían individualmente. • Las ondas electromagnéticas son lineales. • Las ondas acústicas también son lineales. Cuando dos personas hablan, la voz de una persona no interfiere con la de la otra.

6. Tipos de Ondas • Hay dos tipos de ondas: • Ondas transitorias (transient waves) – son producidas por una pequeña perturbación. • Ondas armónicas continuas (continuous harmonic waves) – son producidas por una fuente que oscila.

7. Ondas en una dimensión • Una onda propagándose a través de un medio es en realidad una perturbación autosostenible del medio a través del cual se propaga. • Si la perturbación varía en función de uno de los ejes de coordenadas, entonces la onda es de una dimensión. • Nota: En el curso discutiremos ambos tipos de onda, pero nos concentraremos en las ondas armónicas continuas.

8. Ondas en una dimensión • Ejemplo de onda de una dimensión: • En la siguiente Figura, el desplazamiento vertical varía con el tiempo y con la localización a lo largo de la cuerda. Una vez se forma la onda, la perturbación varía en función de la localización a lo largo de la cuerda.

9. Ondas en dos dimensiones(Circular) • Una onda de dos dimensiones se propaga a lo largo de una superficie, como una onda en un lago. • La perturbación varía en función de dos ejes de coordenadas. http://farm1.static.flickr.com/182/468940227_eac1071caf.jpg?v=0

10. Ondas en dos dimensiones(Circular) • Note como el patrón de disturbio causado por una roca que ha sido arrojada al agua se propagara como una onda circular.

11. Onda en tres dimensiones(Planas) • Una onda tridimensional se propaga a través del volumen y su perturbación es función de los 3 ejes de coordenadas.

12. Onda en tres dimensiones(Cilíndrica)

13. Onda en tres dimensiones(Esférica)

14. Referencias • http://en.wikipedia.org • http://www.prtc.net/~rmediavi/TEEL%204051.htm