Cultura y ciencia

Diferencia de fase en ondas

Escrito por john brennan | Traducido por sandra magali chávez esqueda
Diferencia de fase en ondas

Las ondas pueden interferir de forma constructiva o destructiva.

Hemera Technologies/AbleStock.com/Getty Images

Tal vez en algún momento has visto ondas que se extienden sobre un estanque desde dos puntos diferentes. Cuando las ondas de dos frentes de onda diferentes se encuentran, forman un patrón de interferencia interesante. Los mismos principios que se aplican a las ondas en un estanque también se aplican a las ondas de sonido, la radiación electromagnética y muchos otros tipos de ondas. Las olas pueden interfieren constructivamente si están en fase o destructivamente si están fuera de fase.

Principio de superposición

En la mayoría de los casos que verás, cuando dos ondas se encuentran obedecen el principio de superposición, lo que significa que sólo tienen que sumarse. Si tomas las ecuaciones que describen cada una y las sumas, tendrías la ecuación de la onda compuesta. Por lo general, debes introducir una constante de fase también ya que las ondas podrían estar en fase o fuera de fase cuando se encuentren. Dos ondas están en fase cuando tienen el mismo signo en un punto dado (ambos son positivos o ambos son negativos), mientras que están fuera de fase cuando tienen signos opuestos en un punto dado (uno es positivo y el otro negativo ).

Constructiva y destructiva

Cuando las ondas están en fase, se obtiene una interferencia constructiva. Si las crestas de dos ondas coinciden, por ejemplo, están en fase y la onda compuesta resultante tiene una cresta mucho más alta que cualquiera de las dos tendría por sí misma. Lo mismo es cierto para los valles, donde los valles de dos ondas coinciden, el valle resultante es mucho más profundo. La interferencia destructiva es todo lo contrario. Si el canal de una onda coincide con la cresta de otra, por ejemplo, las dos se anulan entre sí, y no habrá elevación ni la depresión en el punto en que se encuentren.

Interferencia 2-D

La interferencia de ondas en dos o tres dimensiones puede crear patrones interesantes. Supongamos por ejemplo que tienes dos fuentes puntuales que generan ondas que tienen la misma frecuencia - olas en un estanque, por ejemplo, Las olas que llegan a un punto medio perpendicular a las dos fuentes llegarán en fase y por lo tanto interferirán de forma constructiva, creando una "banda" de gran amplitud a través de la superficie del agua. En los lugares donde la distancia de las dos fuentes tiene una diferencia de la mitad de la longitud de onda, las olas llegarán desfasadas e interferirán destructivamente, creando "líneas nodales", donde la amplitud de onda es muy pequeña.

Ritmos

¿Qué sucede cuando dos ondas con frecuencias ligeramente diferentes interfieren? Las olas como éstas estarán fuera de fase en algunos lugares y en fase en los demás. Con el tiempo, las dos ondas se encontrarán entre interferencias constructivas y destructivas. Para los sonidos, las variaciones en la amplitud crean variaciones en el volumen del sonido llamadas ritmo. Los pilotos de aeronaves de dos motores pueden utilizar este principio para sincronizar las velocidades del motor, alterando uno o el otro hasta que la frecuencia de ritmo cae hacia cero.

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