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Ondas mecánicas: armónicas y estacionarias

Castilla y León · 2024 · Junio
Enunciado
Cuando una onda que se propaga en un medio AA pasa a otro medio BB, se reduce su longitud de onda a la mitad. ¿Cómo se modifica la velocidad de propagación de la onda en el segundo medio respecto al primero? ¿Y su periodo? Razone las respuestas.
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Resultado
vB=vA/2v_B = v_A/2 (la velocidad se reduce a la mitad) y TB=TAT_B = T_A (el periodo no cambia, porque la frecuencia la fija el foco).
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia

La frecuencia de una onda la fija el foco que la produce, no el medio, así que no cambia al pasar de un medio a otro; tampoco el periodo, que es su inverso. Con la relación v=λfv = \lambda f y la frecuencia constante, la velocidad cambia en la misma proporción que la longitud de onda.
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Desarrollo

Periodo. Al llegar la onda a la frontera, cada punto de esta vibra al ritmo de la onda incidente y hace de foco para la onda en el medio BB. Por eso la frecuencia, y con ella el periodo T=1/fT = 1/f, es la misma en los dos medios:fB=fA⟹TB=TAf_B = f_A\quad\Longrightarrow\quad T_B = T_AEl periodo no cambia.

Velocidad de propagación. En cada medio se cumple v=λf=λ/Tv = \lambda f = \lambda/T. Dividiendo y usando λB=λA/2\lambda_B = \lambda_A/2:vBvA=λB fλA f=λBλA=12⟹vB=vA2\frac{v_B}{v_A} = \frac{\lambda_B\,f}{\lambda_A\,f} = \frac{\lambda_B}{\lambda_A} = \frac{1}{2}\quad\Longrightarrow\quad v_B = \frac{v_A}{2}La velocidad se reduce a la mitad. Lo que depende del medio es la velocidad (por sus propiedades: densidad, tensión, índice de refracción...); la longitud de onda cambia porque cambia la velocidad.
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Consejo

Al cambiar de medio, la frecuencia y el periodo se conservan siempre; cambian la velocidad y la longitud de onda, y en la misma proporción.

No basta con dar la relación: explica por qué la frecuencia no cambia.
Paso 1 de 3
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