Comprender la frecuencia fundamental y las ondas estacionales
* frecuencia fundamental: Esta es la frecuencia natural más baja en la que puede vibrar un sistema (como una cuerda, una tubería o un tambor). Es la frecuencia que produce el patrón de vibración más básico y simple.
* ondas estacionarias: Estos son patrones de onda que parecen ser estacionarios porque la interferencia de dos ondas que se mueven en direcciones opuestas crean puntos de máxima amplitud (antinodos) y amplitud cero (nodos).
Por qué las frecuencias más bajas no crean ondas estacionarias
1. Resonancia: Las ondas de pie solo se forman cuando la frecuencia de la onda entrante coincide (o es un múltiple de) las frecuencias resonantes naturales del sistema. Estas frecuencias resonantes están determinadas por las propiedades físicas del sistema (por ejemplo, longitud, tensión, masa por unidad de longitud).
2. Interferencia: Para que se forme una onda estacionaria, la onda entrante y su onda reflejada deben interferir de manera constructiva. Esto significa que las crestas y canales de las dos olas deben alinearse.
3. frecuencia y longitud de onda: La relación entre la frecuencia (f), la longitud de onda (λ) y la velocidad de la onda (v) viene dada por:
* v =fλ
* Una frecuencia más baja significa una longitud de onda más larga.
* Una longitud de onda más larga no se ajusta a las condiciones de contorno del sistema adecuadamente para que ocurra una interferencia constructiva.
Ejemplo:un instrumento de cadena
Imagina una cuerda de guitarra.
* frecuencia fundamental: Esta es la nota que produce la cadena cuando se arranca.
* Frecuencias más bajas: Si intenta forzar una onda con una frecuencia inferior a la fundamental en la cuerda, la longitud de onda de la onda será demasiado larga para encajar dentro de la longitud de la cuerda. La ola se reflejará de un lado a otro, pero no interferirá constructivamente producir una onda estacionaria.
Conclusión
En resumen, una onda con una frecuencia inferior a la frecuencia fundamental de un sistema no creará una onda estacionaria porque no puede cumplir con las condiciones de resonancia e interferencia constructiva requeridas para su formación.
