Las ondas (III)
Hasta ahora hemos desarrollado varias nociones básicas relacionadas con las ondas, las cuales son importantísimas para poder continuar adelante. Aunque no nos lo parezca ya sabemos muchas cosas sobre las ondas, bastante más de lo que saben muchas personas. Hemos visto la mecánica del movimiento ondulatorio, particularmente en un medio físico como el agua, y hemos llegado a entender que lo que se propaga es la vibración o los impulsos vibratorios y no las moléculas del medio en que se produce la onda. Sabemos también el significado de algunos términos relacionados con ellas, como "cresta", "seno", "longitud de onda" y "amplitud".
Pero aún nos quedan por conocer algunos conceptos mediante los cuales vamos a poder comprender términos relacionados con el radioaficionado que oímos casi a diario. Nos referimos a expresiones como "frecuencia", "megahercios", "kilociclos", "megaciclos", etc. Además veremos también, aunque de manera muy básica, como podemos incluir la información sonora en una señal de radiofrecuencia y de que manera, una vez que haya recorrido su camino, podemos volver a extraerla para aplicarla al altavoz y oirla a miles de kilómetros de distancia. Para ello te invitamos a leer este artículo y los dos siguientes para sumergirte mas de lleno aún en el estudio de las ondas. ¿Te atreves?.
En el artículo anterior te explicamos lo que era una "onda completa". Pués bién, otra manera de llamar a la onda completa es "ciclo". Se dice que un movimiento ondulatorio ha completado un ciclo cuando las moléculas del medio en que se produce, partiendo de una posición determinada, se desplazan hacia la posición opuesta y vuelven a la de comienzo. En la figura siguiente puedes observar resaltados tres ciclos diferentes de un mismo movimiento ondulatorio, similares a la representación que hicimos en el artículo anterior relativos a la "onda completa".
Un ciclo tarda en realizarse completamente cierto tiempo, que depende de la velocidad de la vibración de las moléculas que lo está produciendo. A ese tiempo se le conoce como "periodo". Por lo tanto, se denomina "periodo" al tiempo que emplean las moléculas del medio en completar un ciclo. Durante un periodo, la onda recorrerá una distancia igual a su "longitud de onda".
Fíjate que al hablarte del concepto de "periodo" hemos hecho intervenir el factor tiempo. Esa es la diferencia de este último con el ciclo. Aclaremos los conceptos: El ciclo se refiere al comienzo y a la finalización de un movimiento ondulatorio, mientras que el periodo es el tiempo que tarda en completarse ese movimiento o el tiempo que tarda en completarse un ciclo como ya hemos dicho.
Ya estamos preparados para entender el concepto de "frecuencia". Llamamos "frecuencia" al numero de ciclos que se completan en cada unidad de tiempo, que para este menester es el segundo. La frecuencia la podemos expresar en ciclos por segundo, sin embargo es mas común expresarla en "hercios" ya que esta última unidad incluye el tiempo. Como ya explicamos en el artículo dedicado al generador electromagnético si decimos que una onda es de 50 hercios, estamos diciendo que su frecuencia es de 50 ciclos por segundo.
FRECUENCIA, LONGITUD DE ONDA Y VELOCIDAD
Los tres conceptos tratados en el presente subtema están íntimamente ligados entre sí como vamos a ver a continuación. Sabemos lo que es la "longitud de onda". También sabemos lo que es la "frecuencia". Si como hemos dicho, estos dos conceptos están íntimamente relacionados con la "velocidad" la pregunta que se impone es... ¿Podemos hallar la velocidad de propagación de un movimiento ondulatorio conociendo su frecuencia y su longitud de onda? Vamos a verlo.
La velocidad con que se propaga un movimiento ondulatorio es la distancia, en linea recta, que ha recorrido dicha onda en cada unidad de tiempo. Pongamos que la unidad de tiempo es el segundo. De esta manera, si un movimiento ondulatorio recorre en linea recta una distancia de, por ejemplo, 340 metros al cabo de un segundo, se dice que de él que tiene una velocidad de 340 metros por segundo. Si nos fijamos en la luz, que es otra forma de energía ondulatoria, decimos que su velocidad es de 300.000 kilómetros por segundo, queriendo decir con ello que al cabo de un segundo ese rayo lumínico habrá recorrido esa tremenda distancia.
Recordando ahora lo que ya hemos aprendido, sabemos que la longitud de onda es la distancia en linea recta que recorre un movimiento ondulatorio determinado en cada "ciclo" o "periodo". Si no tienes claro esto que acabamos de decir te invitamos a observar los gráficos del segundo artículo de esta serie dedicado a las ondas. Si te fijas en ellos comprenderás enseguida que en un "periodo" o "ciclo" el movimiento ondulatorio recorre una distancia en línea recta que corresponde a su longitud de onda. Esto es interesantísimo porque a partír de este dato, y sabiendo como sabemos que la "frecuencia" es el número de ciclos por segundo, podemos deducir facilmente que éste último parámetro, la frecuencia, también nos indica la cantidad de veces que la onda recorre su propia longitud en linea recta en cada segundo de tiempo.
Lo que hemos querido decir en el párrafo anterior es que si tomamos una onda determinada y multiplicamos su frecuencia expresada en hercios o ciclos por segundo por su longitud de onda expresada en metros, el resultado será los metros que dicha onda ha recorrido en un segundo, o sea, su "velocidad". ¡Fácil!...¿no?. Expresemos esto con una sencilla fórmula matemática:
Cuando se hacen cálculos con estos tres parámetros la frecuencia se representa con la letra "F" o también con la letra griega "ν" (nu), la longitud de onda con la letra griega "λ" (lambda), y la velocidad con la letra "V". Por lo tanto la fórmula de la velocidad de un movimiento ondulatorio quedaría de la siguiente manera:
V = F · λ
Ahora vamos a ilustrar la fórmula anterior con un sencillo ejemplo: Supongamos que estamos oyendo a través de un altavoz un sonido, o sea un movimiento ondulatorio audible, de una frecuencia de 2.500 hercios. Sabemos que la longitud de onda de este sonido es de 13,74 centímetros, o sea 0,1374 metros. Aplicando la fórmula anterior tenemos:
V = 2500 · 0,1374 = 343,50 metros/seg
A partir de la fórmula anterior de la velocidad podemos deducir otras dos relativas a la frecuencia y a la longitud de onda. La frecuencia estaría dada por la división de la velocidad entre la longitud de onda y quedaría de la siguiente manera:
F = V / λ
Y la longitud de onda la obtenemos de la división de la velocidad por la frecuencia. Quedaría así:
λ = V / F
De esta manera, y a partir de la velocidad del sonido y de su longitud de onda podemos hallar su frecuencia:F = 343,50 / 0,1374 = 2500 hercios
y también a partir de la velocidad del sonido y de su frecuencia podemos calcular cual es su longitud de onda:
λ = 343,50 / 2500 = 0,1374 metros
Hasta aquí este tercer artículo sobre las ondas. En el próximo ahondaremos todavía más en este tema y tocaremos por encima como se realiza la transmisión de una señal de radio modulada en amplitud (AM). ¿Te apuntas? Te esperamos en www.radioelectronica.es, tu punto de encuentro.