Hablemos sobre el Perìodo y Frecuencia de una Onda

¡Hola querida comunidad de Hive! reciban todos un cordial saludo, continuando con la interesante serie sobre las ondas el día de hoy hablaremos sobre dos elementos muy importantes en el estudio de las ondas, estos son el período y la frecuencia.

En la publicación anterior analizamos una cuerda sometida al movimiento de arriba hacia abajo, consideremos nuevamente la misma cuerda sometida a la acción de una fuente continua de ondas sinusoidales en uno de sus extremos y prestemos mucha atención a un punto cualquiera P sobre la misma. Si observamos con detenimiento la imagen que se muestra a continuación podemos notar que el punto P se desplaza hacia arriba y hacia abajo del nivel de referencia, pero no se mueve a lo largo de la cuerda. Solo la onda que se propaga, haciendo que todos los puntos de la cuerda se muevan verticalmente, de tal forma que crea un patrón sinusoidal. A medida que el tiempo transcurre, cada punto P sube hasta un pico y baja hasta un valle. Podemos observar que la onda se propaga según el eje X, calibrado en unidades de distancia entre dos picos, por ejemplo, y se expresa en cm, m u otra unidad de longitud conveniente.

Ahora bien, si se mide el desplazamiento del punto P a medida que el tiempo transcurre, obtenemos patrones como los que se muestran a continuación.

La escala de tiempo está en segundos, mientras que la escala vertical mide la distancia a la cual se encuentra el punto P, con respecto al nivel de referencia. Supondremos que la máxima distancia vertical (pico) es de 10 m y que la mínima distancia vertical (valle) es de 10 cm, por debajo del nivel d referencia (igual a -10 cm).

A medida que la perturbación se propaga a lo largo de la cuerda, el punto P asciende y desciende con respecto al nivel de referencia. Cuán a menudo lo hace, depende de las veces que la fuente de perturbación (por ejemplo, la mano) hace subir o bajar la cuerda. En la imagen ya antes mencionada podemos ver que el punto P de la cuerda inicialmente está en el nivel de referencia A (y = 0 cm). Cuando t = 0,25 s, el punto P alcanza su máximo desplazamiento (B) y, luego comienza a descender, pasa por el nivel de referencia (C) cuanto t = 0,5 s, hasta alcanzar el punto más bajo en D (t = 0,75 s). A partir de allí, comienza a subir hasta E (nivel de referencia) cuando t = 1. El desplazamiento vertical del punto P sobre la cuerda se repite nuevamente a partir de E. entre A y E se ha completado un ciclo y, como ha transcurrido un segundo, se puede decir que la frecuencia de la onda es de 1 ciclo/ segundo.

Con base a lo antes expuesto podemos afirmar que:

La unidad de la frecuencia es el hertz (Hz), que corresponde 1 ciclo / segundo. Así, si decimos que una onda tiene frecuencia de 100 Hz, estamos afirmando que se suceden 100 ciclos en cada segundo. La frecuencia se denota mediante la letra f. cuando decimos que un evento es periódico, lo que queremos ejemplificar es que se repite cada cierto intervalo de tiempo. De la misma manera, una onda es periódica se hace vibrar a las partículas envueltas en la propagación de las ondas, en forma similar, cada cierto tiempo. Lo que nos lleva a decir.

El periodo se mide en unidades de tiempo. Si una onda completa un ciclo en un segundo, entonces su período es igual a 1 s. El periodo se denota usualmente, por la letra T.

Cabe resaltar, que aún cuando la frecuencia y el periodo son conceptos distintos, están íntimamente relacionados. La frecuencia expresa cuán a menudo un fenómeno tiene lugar, mientras que el período mide el tiempo que tarda un fenómeno en repetirse. La frecuencia se expresa en ciclos /segundos; el período se expresa en segundos / ciclos. Entonces, la frecuencia es el reciproco del período y viceversa. Matemáticamente se expresa así:

Ahora veamos un ejemplo más práctico sobre la frecuencia y periodo de una onda: En el Hospital Universitario Antonio María Pineda de Barquisimeto acaba de ingresar un paciente, una enfermera de turno nota que su pulso es de 80 latidos por minutos. ¿Cuál es la frecuencia en Hz? ¿Cuál es el intervalo de tiempo entre las pulsaciones?

En el enunciado nos dicen que el pulso es de 80 pulsaciones/minuto. Para deducir la frecuencia en Hz, procedemos así:

Como cada pulsación es un ciclo, podemos decir que:

El intervalo de tiempo entre pulsaciones corresponde al período de los pulsos.

Conclusión: Este resultado nos indica que entre dos pulsos sucesivos hay 0,75 segundos.

Figuera, J. (2009). Física, Texto y problemario. Caracas: Ediciones CO-BO.

Zemansky, S. (2009). Física Universitaria Volumen I. México: Pearson Educación.