FENÒMENS ONDULATORIS
 
Reflexió
 

Quan una ona que es va propagant topa amb un medi que no la deixa passar, l'ona es reflexa

Si ens fixem en la figura següent observem com l'ona arriba al punt on la corda està fixada, i com no pot continuar porpagant-se, retrocedeix. Però si inicalment la pertorbació consistia en una separació de l'equilibri de la corda cap a un costat, l'ona que retrocedeix consisteix en una separació de l'equilibri dels punts de la corda cap al costat oposat. La velocitat de propagació de l'ona és la mateixa però en sentit contrari.

L'ona inicial és anomenada ona incident i l'ona que retrocedeix s'anomena ona reflectida.

Imatge realitzada pel Dr. Daniel A. Russell

L'ona reflexada i l'ona incident estan desfassades en radians. L'explicació d'aquest desfassament l'hauríem de buscar en la tercera llei de Newton, donat que en arribar l'ona a la pared, aquesta ha de respondre amb una força igual però de sentit contrari .

Què passaria però si la corda estés unida per mitjà d'un nus mòbil?.

Imatge realitzada pel Dr. Daniel A. Russell

El fet de que l'extrem sigui mòbil, permet a l'ona arribar en el seu punt de màxima amplitud. Torna al punt d'equilibri pel seu propi pes i això deixa continuar l'ona amb la mateixa velocitat que la incident i en fase.

 

Refracció
 

Quan una ona topa amb un medi que si que la deixa passar però que té diferents característiques que el medi pel qual es propagava prèviament, l'ona canvia de velocitat en passar al nou medi i diem que es refracta. De la primera ona en diem ona incident i de l'ona que es propaga en el segon medi en diem ona refractada.Part de l'ona, però, també es reflexarà.

Un exemple pot ser el d'una corda de característiques determinades unida a una altra corda de major densitat, i que per tant constitueix un medi on l'ona es transmetrà amb menor velocitat. Enviem un pols a través de la primera i observem com a través de la segona corda es transmet amb menor velocitat. Per altra banda el pols també és reflexat i retrocedeix en oposició de fase amb l'ona incident.

Imatge realitzada pel Dr. Daniel A. Russell

En aquest segon exemple la situació és contrària a la primera. L'ona passa d'una corda de major densitat a una de menor, és a dir, passa d'un medi de poca velocitat a un medi on tindrà més velocitat. Ens fixem ara que l'ona reflexada retrocedeix en fase amb l'ona incident

Imatge realitzada pel Dr. Daniel A. Russell

 

Difracció
 

Aquest és un fenòmen exclusiu de les ones. Un punt material no es pot difractar. Si observem difracció és segur que estem davant d'una ona. Per altra banda és característic d'ones bidimensionals i tridimensionals.

Primer ens hem de fixar que les ones superficials, en anar-se propagant van perdent corvatura, fins que al final podríem inclús considerar que l'ona és plana. Per altra banda, l'energia que ha provocat l'ona superficial, és a dir l'energia de la pertorbació inicial, s'ha de repartir cada vegada per un front d'ones més ampli, de forma , que l'energia per unitat de superfície és cada vegada menor.
Si intercalem una escletxa o ranura en el pas de les ones, i aquesta és suficienment gran, l'ona continua propagant-se sense experimentar cap canvi.
Si l'escletxa és mes petita que la longitud d'ona de l'ona que s'està propagant actua com si es creés un nou focus amb la mateixa energia que la pertorbació inicial. Per tant la forma dels fronts d'ona torna a ser més circular i els rajos corresponents canvien de direcció. Aquests és el fenòmen que entenem com a difracció. És a dir una ona és capaç de canviar la seva direcció de propagació per tal de salvar un obstacle.

Aquest fenòmen no és possible per cap punt material que no sigui una ona. Així, si imaginem que tenim una pilota que la tirem contra una pared que te un forat, o bé toparà amb la pared i rebotarà, o bé passarà pel forat ,si l'encertem, però no variarà la seva energia.

Imatge extreta de La Baldufa

 
Sobreposició d'ones
 
Què succeeix quan dues ones avancen per la mateixa corda en sentit contrari?. És a dir, què passa quan "xoquen" dues ones?. Fixem-nos en la següent imatge.

Imatge realitzada pel Dr. Daniel A. Russell

Dos polsos estan viatjant sobre una corda. Un s'està movent cap a la dreta i l'altre cap a l'esquerra.Quan els dos polsos es troben, es sobreposen i els desplaçament total al que estan sotmeses les partícules de la corda és la suma dels desplaçaments que provoquen cada un dels polsos.És a dir, la pertorbació resultant és una separació de l'equilibri dels punts de la corda igual a la suma de les separacions produïdes per les dues ones separadament.

Tant en un cas com en l'altre, els dos polsos prossegueixen el seu camí, i el fet que s'hagin trobat no en modifica el comportament posterior, doncs continuen avançant independentment.

Per calcular la nova funció de l'ona que s'obté com a superposició de les altres dues ones cal utilitzar el principi de superposició. Així si:
resultarà que la funció de l'ona total serà: