Ondas: características y propagación

Este cuestionario de Física de 2º de Bachillerato aborda el movimiento ondulatorio, bloque que enlaza mecánica y óptica en el temario de la PAU (Selectividad), aplicable tanto a ondas mecánicas (cuerdas, sonido) como electromagnéticas.

Se parte de las magnitudes características de una onda armónica —amplitud, longitud de onda, frecuencia, período y velocidad de fase v=ω/k— aplicadas a la ecuación general y(x,t)=A·sin(ωt-kx), resolviendo un problema completo de identificación de parámetros a partir de una ecuación dada. Se distingue entre ondas transversales (desplazamiento perpendicular a la propagación) y longitudinales (desplazamiento paralelo), y se insiste en un punto crucial: la velocidad de una onda en una cuerda depende únicamente de la tensión y la densidad lineal del medio, no de la frecuencia de la fuente que la genera —un error conceptual habitual entre los estudiantes.

Se trabaja la relación entre frecuencia y longitud de onda cuando una onda cambia de medio: la frecuencia, determinada por la fuente, permanece constante, mientras que la longitud de onda varía según la velocidad de propagación en cada medio. Se estudia también la energía transportada por una onda armónica, proporcional al cuadrado tanto de la amplitud como de la frecuencia, y la intensidad de una onda esférica, que decae con el cuadrado de la distancia al foco emisor por conservación de la energía en una superficie esférica creciente.

Un bloque numérico trabaja la escala logarítmica de decibelios: se calcula cuántos decibelios aumenta el nivel de intensidad sonora cuando la intensidad física se multiplica por 100, aplicando la fórmula ΔdB=10·log₁₀(I₂/I₁). Finalmente se estudian los fenómenos ondulatorios fundamentales —reflexión, refracción, difracción e interferencia— y las condiciones para la formación de ondas estacionarias en una cuerda fija por ambos extremos, resultado de la superposición de ondas contrapropagantes.

Las 12 preguntas combinan problemas de identificación de parámetros ondulatorios, cálculo logarítmico de intensidad sonora, y preguntas conceptuales de verdadero/falso múltiple. Las 12 flashcards recogen las fórmulas y definiciones esenciales del bloque para el repaso final antes del examen.

• Identificar amplitud, frecuencia angular, número de onda y velocidad de fase a partir de la ecuación de una onda armónica
• Distinguir ondas transversales de longitudinales y explicar de qué depende la velocidad de propagación en una cuerda
• Calcular la variación en decibelios del nivel de intensidad sonora ante un cambio dado en la intensidad física
• Explicar por qué la frecuencia de una onda permanece constante al cambiar de medio, mientras que su longitud de onda varía
• Identificar las condiciones para la formación de ondas estacionarias en una cuerda fija por ambos extremos

"Una onda armónica se propaga en una cuerda según la ecuación y(x,t) = 0.05 sin(2π(t - x/4)). Comparando con y = A sin(ωt - kx), tenemos ω=2π y k=2π/4, por lo que v=ω/k=4 m/s. Si la intensidad de una onda sonora se multiplica por 100, el nivel sonoro aumenta 10·log₁₀(100)=20 dB."