Visualizador de ondas

¿Qué es una calculadora de ondas?

Las ondas son perturbaciones que transfieren energía a través de un medio (o por el espacio en el caso de las ondas electromagnéticas). Las tres propiedades fundamentales son frecuencia (f, en hercios), longitud de onda (lambda, en metros) y velocidad de onda (v, en metros por segundo). Se relacionan por la ecuación: v = f * lambda. Si conoces dos cualesquiera, puedes calcular la tercera.

Esta relación se aplica a todos los tipos de ondas: ondas sonoras, lumínicas, de agua, de radio y sísmicas. La velocidad de onda depende del medio: el sonido viaja a unos 343 m/s en aire pero 1480 m/s en agua. La luz viaja a aproximadamente 300.000.000 m/s en el vacío.

Propiedades de las ondas

• Frecuencia: cuántos ciclos completos pasan por un punto por segundo. Medida en hercios (Hz). Audición humana: 20 Hz a 20.000 Hz.
• Longitud de onda: la distancia entre dos puntos consecutivos idénticos de una onda (como cresta a cresta). Va desde picómetros (rayos gamma) hasta kilómetros (ondas de radio).
• Amplitud: el desplazamiento máximo desde la posición de reposo. Determina la energía e intensidad de la onda (volumen del sonido, brillo de la luz).
• Periodo: el tiempo de un ciclo completo. T = 1/f. Una onda sonora de 440 Hz (La de concierto) tiene un periodo de unos 2,27 milisegundos.

Cómo usar esta herramienta

Introduce dos cualesquiera de frecuencia, longitud de onda y velocidad de onda. La calculadora resuelve la tercera y también muestra el periodo. Para ondas electromagnéticas, la velocidad por defecto es la de la luz. Para ondas sonoras, selecciona el medio (aire, agua, acero) para usar la velocidad apropiada.

El espectro electromagnético

Las ondas electromagnéticas abarcan un enorme rango de frecuencias: ondas de radio (por debajo de 300 GHz), microondas (300 MHz a 300 GHz), infrarrojo (300 GHz a 400 THz), luz visible (400-790 THz), ultravioleta (790 THz a 30 PHz), rayos X (30 PHz a 30 EHz) y rayos gamma (por encima de 30 EHz). Todas viajan a la velocidad de la luz en el vacío pero tienen longitudes de onda y propiedades muy diferentes.

Ejemplo práctico

Una onda sonora viaja a 343 m/s en el aire con una frecuencia de 440 Hz, la nota musical la. Su longitud de onda es λ = v / f = 343 / 440 ≈ 0,78 m. Duplica la frecuencia a 880 Hz —el la una octava más alta— y la longitud de onda se reduce a la mitad, unos 0,39 m, ya que la velocidad la fija el medio.

Errores comunes

Un error común es suponer que la velocidad de una onda depende de su frecuencia; en un medio dado la velocidad es fija, y cambiar la frecuencia cambia la longitud de onda. Otro es mezclar la velocidad del sonido con la de la luz: difieren por un factor de casi un millón. Confundir el periodo (segundos por ciclo) con la frecuencia (ciclos por segundo) también da respuestas invertidas.

Preguntas frecuentes

¿Por qué el sonido viaja más rápido en agua que en aire?

El sonido es una onda mecánica: viaja por partículas que empujan a partículas vecinas. Las moléculas de agua están mucho más juntas y unidas que las del aire, por lo que el empuje se transfiere más rápido. En general, el sonido viaja más rápido en sólidos (acero: 5960 m/s), más despacio en líquidos (agua: 1480 m/s) y más despacio en gases (aire: 343 m/s).

¿Qué es el efecto Doppler?

El efecto Doppler es el cambio en la frecuencia observada cuando la fuente y el observador se mueven uno respecto al otro. Una sirena de ambulancia que se acerca suena más aguda (longitud de onda comprimida, mayor frecuencia) y una que se aleja suena más grave (longitud de onda estirada, menor frecuencia). El mismo efecto se aplica a la luz: los objetos que se acercan parecen desplazados al azul, los que se alejan al rojo.

¿Cuál es la relación entre frecuencia y longitud de onda?

Para una velocidad de onda fija, la frecuencia y la longitud de onda son inversamente proporcionales: v = f × λ. Subir la frecuencia acorta la longitud de onda y viceversa. Por eso los sonidos agudos y la luz de alta energía tienen longitudes de onda cortas, mientras que las frecuencias bajas se extienden en longitudes mayores.