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Ondas estacionarias

Física

Conceptos clave

Una onda estacionaria se forma al superponerse dos ondas iguales que viajan en sentidos opuestos.
No transporta energía neta: la energía queda oscilando en el sitio.
Tiene puntos fijos (nodos) y puntos de máxima oscilación (vientres).
Aparece por reflexión en los extremos (condiciones de contorno).

Formación

Una onda incidente y su reflejada se superponen.
En ciertos puntos siempre se cancelan (nodos) y en otros se refuerzan (vientres).
Solo se forma para frecuencias concretas (modos).

Nodos y vientres

Nodo: punto que no se mueve (interferencia destructiva permanente).
Vientre: punto de máxima amplitud (constructiva permanente).
La distancia entre nodos consecutivos es media longitud de onda ( $\lambda/2$ ).

Diferencias con una onda viajera

La onda viajera transporta energía; la estacionaria no (neta).
En la viajera todos los puntos tienen la misma amplitud; en la estacionaria varía con la posición.
En la estacionaria hay puntos siempre en reposo (nodos).

Condiciones de contorno

Un extremo fijo obliga a un nodo; un extremo libre o abierto, a un vientre.
Esas condiciones fijan las frecuencias permitidas (armónicos).
Solo caben ondas cuya longitud "encaja" en el sistema.

Ejemplo resuelto

Problema: en una onda estacionaria, dos nodos consecutivos distan 0,30 m. Halla la longitud de onda.
La distancia entre nodos consecutivos es $\lambda/2$ .
$\dfrac{\lambda}{2} = 0{,}30 \Rightarrow \lambda = 0{,}60\,\text{m}$ .

En el examen IB

Distancia entre nodos (o entre vientres) consecutivos = $\lambda/2$ .
La onda estacionaria no transporta energía neta.
Error frecuente: tomar la distancia nodo-vientre como $\lambda/2$ (es $\lambda/4$ ).
Extremo fijo → nodo; extremo abierto → vientre.