ONDAS: Amplitud, Longitud de Onda, Periodo, Frecuencia y Velocidad — Transcript

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1. 0:00¿Qué tal? Vamos a arrancar de lleno con
2. 0:02esta explicación para desmitificar toda
3. 0:04esa matemática que hay detrás de las
4. 0:06ondas, esas que nos rodean literalmente
5. 0:08todo el tiempo. Y ojo, el objetivo de
6. 0:11hoy no es solo memorizar fórmulas a lo
7. 0:13loco para pasar un examen de
8. 0:14preparatoria, sino entender de verdad la
9. 0:16física que hace que nuestro mundo
10. 0:18funcione. Dominar esto es abrir una
11. 0:20ventana increíble para ver cómo se
12. 0:22comporta la naturaleza. ¿Alguna vez se
13. 0:24han preguntado por qué algunos sonidos
14. 0:26son superaggudos y otros son superges? O
15. 0:29mejor aún, ¿cómo es que la energía viaja
16. 0:31de forma completamente invisible por
17. 0:33todas partes? Desde la luz del sol que
18. 0:35calienta la Tierra hasta la señal de
19. 0:37internet que conecta nuestros celulares.
20. 0:39Todo ese flujo constante de información
21. 0:41y fuerza viaja, adivinaron, en forma de
22. 0:44ondas. Para entender esto al 100,
23. 0:47nuestra agenda cubrirá seis puntos
24. 0:48clave. Primero, ¿qué es una onda? Luego,
25. 0:51su anatomía. Pasaremos a la famosa
26. 0:53ecuación maestra. Haremos un taller
27. 0:55práctico paso a paso, aprenderemos a
28. 0:58leer gráficas y cerraremos con sus
29. 1:00aplicaciones en el mundo real. Iremos
30. 1:02conectando la teoría abstracta con
31. 1:03realidades prácticas. Así que vamos al
32. 1:06punto número uno. ¿Qué es exactamente
33. 1:08una onda? Hay que dejar clarísima la
34. 1:10base de todo este tema. El punto
35. 1:12crucial, la regla de oro aquí es que una
36. 1:15onda es una perturbación que transfiere
37. 1:17energía, pero sin transportar materia.
38. 1:20Es decir, ya sea una onda mecánica que
39. 1:22necesita agua o aire para moverse, o una
40. 1:24onda electromagnética que viaja por el
41. 1:26vacío del espacio, lo que avanza es la
42. 1:28energía. La materia se queda más o menos
43. 1:31en su mismo lugar. Imaginemos esa
44. 1:33clásica ola en un estanque cuando
45. 1:35lanzamos una piedra. El agua solo sube y
46. 1:37baja, pero es la energía la que
47. 1:39realmente viaja hasta chocar con la
48. 1:41orilla. Pasamos al número dos, la
49. 1:43anatomía de la onda. Para poder
50. 1:45analizarlas como se debe, necesitamos
51. 1:47desarmar su ADN físico pieza por pieza.
52. 1:51Primero tenemos la amplitud. Imaginemos
53. 1:53una cuerda que levantamos 5 cm desde su
54. 1:56posición de reposo. Esos 5 cm son la
55. 1:58amplitud y nos hablan directamente de la
56. 2:01cantidad de energía que lleva esa onda.
57. 2:03Un detalle super importante. En el caso
58. 2:05del sonido, una mayor amplitud significa
59. 2:07más volumen o intensidad, pero no cambia
60. 2:10para nada si el tono es agudo o grave,
61. 2:12solamente suena más fuerte. Luego está
62. 2:15la longitud de onda. Piensen en la
63. 2:17distancia física entre las crestas de
64. 2:18dos olas en el mar. Si esta separación
65. 2:21es de 80 cm, entonces nuestra longitud
66. 2:24de onda que representamos con la letra
67. 2:25griega lambda es de 0.8 m. Representa
68. 2:29literalmente el espacio físico que ocupa
69. 2:31un ciclo completo de la onda antes de
70. 2:33volver a empezar. Por otro lado, tenemos
71. 2:36el periodo. Fíjense bien. Si la longitud
72. 2:38de onda mide distancia, el periodo mide
73. 2:41tiempo. Imaginen una bolla flotando en
74. 2:43el agua. Si sube, baja y tarda
75. 2:46exactamente 4 segundos en regresar al
76. 2:48punto donde empezó, su periodo es de 4
77. 2:51segundos. Básicamente es como el reloj
78. 2:53interno de nuestra onda y esto nos lleva
79. 2:56a la frecuencia, que es el número de
80. 2:58ciclos completos que ocurren en un solo
81. 3:00segundo medido en herz. Aquí hay algo
82. 3:02muy interesante. La frecuencia y el
83. 3:04periodo son inversamente proporcionales.
84. 3:07Si una onda pasa rapidísimo, su periodo
85. 3:09es corto, pero su frecuencia es
86. 3:10altísima. En el sonido, esto es brutal.
87. 3:14Porque las frecuencias bajas nos dan
88. 3:15esos tonos graves que hacen vibrar el
89. 3:17piso y las frecuencias altas nos dan
90. 3:19esos tonos superagudos como el silvido
91. 3:21de un pajarito. Todo esto cobra
92. 3:23muchísimo sentido cuando relacionamos
93. 3:25cada concepto con su símbolo matemático
94. 3:27y su unidad de medida estándar. Tener
95. 3:29clarísimo que la longitud de onda va en
96. 3:31metros, el tiempo en segundos y la
97. 3:33frecuencia en herzado.
98. 3:36Para resolver cualquier problema de
99. 3:37física con total seguridad.
100. 3:40Ahora sí, entremos al punto número tres,
101. 3:42la ecuación maestra. Lo fascinante de
102. 3:45esta fórmula es cómo une el espacio y el
103. 3:47tiempo en una sola expresión.
104. 3:50Velocidad es igual a longitud de onda
105. 3:52multiplicada por frecuencia. Piénsenlo
106. 3:54así. Como la onda avanza toda su
107. 3:56longitud en un periodo completo, si
108. 3:58multiplicamos su tamaño físico, por
109. 4:00cuántas veces se repite cada segundo,
110. 4:02boom, obtenemos su velocidad exacta de
111. 4:04propagación. Gracias a esta joya,
112. 4:07sabemos que el sonido viaja a 343 m pors
113. 4:09segsund en el aire o que la luz cruza el
114. 4:11espacio a unos alucinantes 300 millones
115. 4:14de m por segundo. Llegamos al número
116. 4:17cuatro, nuestro taller paso a paso. Es
117. 4:19hora de ensuciarnos las manos y poner
118. 4:21estos números a trabajar, priorizando
119. 4:23siempre entender qué significa el
120. 4:25resultado. Digamos que queremos calcular
121. 4:28la rapidez. Tenemos una longitud de onda
122. 4:30de 2 m y una frecuencia de 5 Hz. Usamos
123. 4:33la ecuación maestra, multiplicamos 2 * 5
124. 4:36y nos da 10 m/s. Pero, ¿qué significa
125. 4:39ese 10? Físicamente nos dice que esa
126. 4:42onda, esa energía en movimiento, está
127. 4:44recorriendo 10 m en el mismo tiempo que
128. 4:46nos toma chasquear los dedos. Nada mal.
129. 4:49Ahora veamos el poder de un despeje
130. 4:51algebraico. ¿Qué pasa si queremos
131. 4:53encontrar la longitud de onda? Aislamos
132. 4:55lambda y dividimos la velocidad del
133. 4:57sonido, digamos 340 m/sund entre una
134. 5:01frecuencia de 170 Hz. El resultado es 2
135. 5:04m. Esto significa que si pudiéramos
136. 5:07pausar el tiempo y usar una cinta
137. 5:09métrica en el aire, el espacio exacto
138. 5:11entre cada ciclo de esa onda de sonido
139. 5:13mediría 2 m de largo. Vamos con un
140. 5:16último caso. Si tenemos un bloque de 120
141. 5:19oscilaciones que ocurren en 30 segundos,
142. 5:21dividimos los ciclos entre el tiempo
143. 5:23total y obtenemos un promedio de 4 Hz. Y
144. 5:26como ya sabemos que el periodo es el
145. 5:28inverso de la frecuencia, simplemente
146. 5:30dividimos 1 / 4. El resultado nos da
147. 5:330.25 segundos. Cada pequeña vibración
148. 5:36dura apenas una cuarta parte de un
149. 5:38segundo. Pasamos al número cinco, la
150. 5:41lectura de gráficas de ondas. Este es un
151. 5:43clásico punto de confusión en los
152. 5:45exámenes, así que vamos a aclararlo de
153. 5:47una vez por todas. El secreto de la vida
154. 5:49aquí es revisar siempre, siempre la
155. 5:52unidad del eje horizontal. Si ven que la
156. 5:55distancia está en metros, tienen
157. 5:56enfrente una gráfica espacial. Es como
158. 5:59una fotografía congelada que nos revela
159. 6:00la longitud de onda, pero por el
160. 6:02contrario, si el eje está en segundos,
161. 6:04es una gráfica temporal, nos muestra la
162. 6:07película completa de un solo punto a
163. 6:09través del tiempo, revelando su periodo.
164. 6:11Diferenciar esto es clave. Y finalmente
165. 6:15llegamos al número seis, las
166. 6:16aplicaciones en el mundo real. Porque
167. 6:18seamos sinceros, estas fórmulas no se
168. 6:20quedan atrapadas en un pizarrón.
169. 6:23Desde configurar las frecuencias exactas
170. 6:25para que las redes 5G funcionen sin
171. 6:27interrupciones hasta ajustar
172. 6:28ultrasonidos médicos o predecir el
173. 6:30impacto estructural de las ondas
174. 6:32sísmicas de un terremoto. Y claro, son
175. 6:34la base absoluta de la ingeniería detrás
176. 6:36de la música que escuchamos. Entender
177. 6:38estos principios básicos literalmente
178. 6:40nos da el poder de manipular el sonido,
179. 6:42la luz y la información a nuestro
180. 6:43antojo. Para cerrar, me encanta recordar
181. 6:46que el verdadero propósito de la física
182. 6:48no es llenar cuadernos con problemas
183. 6:50resueltos, sino interpretar y explicar
184. 6:53nuestro universo natural. Si hoy en día
185. 6:55estas matemáticas invisibles nos
186. 6:57permiten dar forma a todo el mundo
187. 6:59tecnológico que nos rodea, ¿qué otras
188. 7:01ondas invisibles que atraviesan el
189. 7:03universo estarán justo ahora esperando a
190. 7:05ser descubiertas y decodificadas?