Sumar los desplazamientos de las ondas
Si la desplazamiento es positivo y negativo en relación con una posición fija, el desplazamiento resultante es y = y₁ + y₂. Cuando los picos se cruzan, la onda se eleva, y cuando un pico se cruza con un valle, se anulan mutuamente. Es necesario sumar los desplazamientos de las ondas al mismo tiempo y en la misma posición, no simplemente sumar sus amplitudes.
Las ondas lineales pueden continuar su progresión individual incluso después de superponerse. El hecho de que dos pulsos se superpongan brevemente y se aplanen no significa que la onda haya desaparecido permanentemente. Al analizar la interferencia, es importante comparar las ondas individuales con la onda combinada.
La diferencia de fase es una diferencia en el momento de la oscilación
Cuando dos ondas con la misma frecuencia tienen la misma fase, la diferencia de fase es 0°, lo que resulta en interferencia constructiva. Si la diferencia de fase es 180°, una onda sube mientras la otra baja. Para que la interferencia destructiva completa sea posible en un punto, las dos amplitudes deben ser iguales.
Con la misma frecuencia y amplitud A, la amplitud resultante es 2A|cos(Δφ/2). Δφ representa la diferencia de fase entre las dos ondas. Si la diferencia de fase es de 90°, la amplitud resultante es √2A; incluso si es de 180°, las dos amplitudes difieren, resultando en una oscilación persistente.
¿Por qué la frecuencia de vibración causa que la onda compuesta resultante cambie continuamente?
La frecuencia de una señal cambia en comparación con la fase relativa de las otras dos a medida que pasa el tiempo. Esto no se debe a que continuamente reforzamos el hecho de que inicialmente tenían la misma fase. Al sumar las dos frecuencias más cercanas, se puede observar una fluctuación lenta en el tamaño de la frecuencia.
En el experimento, la amplitud estimada, que se asume como los valores máximos y mínimos durante un período de tiempo determinado, puede variar dependiendo del rango observado. Al comparar dos frecuencias diferentes, no se debe simplemente observar un único fotograma; en cambio, se debe examinar exhaustivamente el gráfico de tiempo de los puntos observados. Las dos señales en el experimento se establecen de forma independiente como formas de onda simples.
Relaciones y símbolos clave
y = y₁ + y₂ · A_resultante = 2A|cos(Δφ/2)| (igual amplitud y frecuencia)
| Símbolo | Significado | Unidad |
|---|---|---|
| y₁, y₂ | Desplazamientos individuales en la misma posición y el mismo instante | m |
| A | Amplitud de cada onda | m |
| Δφ | diferencia de fase | ° o rad |
Ejemplo resuelto
Cuando se combinan ondas idénticas con la misma frecuencia y amplitud de 0.3 m, ¿cuál es el resultado?
A una diferencia de fase de 0°, la amplitud resultante es de 0.6 m, y a 180°, es de 0. Si se diferencian las dos amplitudes utilizando 0.3 m y 0.2 m, entonces una diferencia de fase de 180° resulta en 0.1 m.
Errores frecuentes
- La condición de “anti-fase” por sí sola no garantiza la cancelación completa. Las amplitudes también deben ser iguales.
- El hecho de que exista un punto de cancelación no significa que la energía total de la onda desaparezca.
Explorar este concepto con experimentos
Comparando la diferencia de fase 0°·90°·180°, verifique la condición completa de interferencia destructiva cambiando únicamente la amplitud de una onda.
Resonancia y ondas estacionariasAnalicemos cómo la superposición de ondas que viajan en direcciones opuestas crea patrones y formas.