Enunciado: Analizo situaciones de la vida real para ejemplificar una onda transversal y una onda longitudinal. Justifico mi respuesta.

Ejemplo de onda transversal: las olas en la superficie del agua y las cuerdas de un instrumento musical.

1. En una cuerda de guitarra o de un arpa, al pulsarla, las partículas de la cuerda se desplazan en una dirección perpendicular a la dirección en la que viaja la onda (la perturbación avanza a lo largo de la cuerda, pero las partículas suben y bajan).
2. En la superficie de un lago, las crestas y los valles se forman mientras la perturbación viaja horizontalmente sobre el agua; cada partícula del agua sube y baja respecto a su posición de equilibrio.
3. Lo mismo ocurre con las ondas de un salto de la cuerda de un columpio (la cuerda se ondula lateralmente) y con la luz, cuya onda electromagnética tiene sus campos eléctrico y magnético perpendiculares a la dirección de propagación.

Justificación: En estas ondas la dirección de oscilación de las partículas (amplitud) es perpendicular a la dirección de propagación de la onda. Por eso tienen crestas y valles, y se pueden representar como una curva senoidal.

Ejemplo de onda longitudinal: el sonido en el aire y las ondas en un resorte.

1. Cuando hablamos, el aire se comprime y se dilata: aparecen zonas de mayor densidad (compresiones) y zonas de menor densidad (rarefacciones).
2. Al tensar un muelle y golpear su extremo, se forman tramos comprimidos y tramos estirados que se desplazan en la misma dirección que el movimiento del muelle.
3. El sonido que se propaga por una tubería o el trueno que llega después del relámpago son también ejemplos: la perturbación avanza como compresiones del aire.

Justificación: En estas ondas las partículas del medio se desplazan paralelas (en la misma dirección) a la propagación de la onda, produciendo compresiones y rarefacciones; no presentan crestas ni valles.

Comparación resumida

Enunciado: Grafico una o varias ondas con base en el movimiento del entrenamiento de cuerdas y coloco las siguientes partes en la gráfica: crestas, valles, amplitud, período, frecuencia, longitud de onda y nodos.

1. La cuerda vibra entre dos puntos fijos (puntos de suspensión) y forma una onda que se propaga a lo largo de ella.
2. Los puntos más altos de la curva se llaman crestas; los puntos más bajos, valles.
3. La amplitud es la distancia vertical desde la línea de equilibrio hasta una cresta (o hasta un valle): A.
4. La longitud de onda es la distancia horizontal entre dos crestas consecutivas: \lambda.
5. El período es el tiempo que tarda la onda en completar un ciclo completo: T = \dfrac{1}{f}.
6. La frecuencia es el número de ciclos que ocurren por segundo: f = \dfrac{1}{T}, medida en hertz (\text{Hz}).
7. Los nodos son los puntos que permanecen en la línea de equilibrio (amplitud nula) porque están en destrucción de interferencia; los puntos opuestos se llaman antinodos.

Diagrama de la onda con sus partes:

xychart-beta
    title "Onda transversal formada en una cuerda"
    x-axis "Posición (cm)" [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
    y-axis "Desplazamiento (cm)" -4 --> 4
    line [0, 3, 4, 3, 0, -3, -4, -3, 0, 3, 4]

Ubicación de las partes (según el diagrama anterior):

• Crestas: máximos positivos, en x \approx 2 y x \approx 10 cm (donde la curva alcanza +4 cm).
• Valles: mínimos negativos, en x \approx 6 cm (donde la curva alcanza -4 cm).
• Amplitud: A = 4 \, \text{cm} (distancia desde el eje y=0 hasta la cresta).
• Longitud de onda: distancia entre crestas consecutivas, \lambda = 10 - 2 = 8 \, \text{cm}.
• Nodos: puntos donde la curva cruza la línea de equilibrio (y = 0): en x = 0, 4, 8 cm.
• Período: si la frecuencia de vibración de la cuerda es f = 2 \, \text{Hz}, entonces T = \dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{2} = 0{,}5 \, \text{s}.
• Frecuencia: f = \dfrac{1}{T} = 2 \, \text{Hz} (dos ciclos completos por segundo).

Ejemplo numérico: si la cuerda vibra con T = 0{,}5 \, \text{s}, entonces f = 2 \, \text{Hz}; con \lambda = 8 \, \text{cm} = 0{,}08 \, \text{m}, la rapidez de propagación de la onda en la cuerda es

v = \lambda \cdot f = 0{,}08 \, \text{m} \times 2 \, \text{Hz} = 0{,}16 \, \text{m/s}.