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Propiedades de una onda sinusoidal

De Laplace

Contenido

1 Enunciado

Una perturbación a lo largo de una cuerda se describe mediante la ecuación

y = 0.300\cos(126t-0.628x)\,

con x e y medidos en centímetros y t en segundos.

Para esta onda, halle su amplitud, frecuencia angular, periodo, número de onda, longitud de onda y velocidad de propagación.

2 Solución

Esta función es una onda viajera correspondiente a la la forma general
y = A \cos(\omega t - kx) = A \cos\left(k\left(x-vt\right)\right)\,

que, por se de la forma f(x − vt) es claramente una solución de la ecuación de onda.

2.1 Amplitud

La amplitud de esta onda, A, es el coeficiente que multiplica al coseno. En nuestro caso

A = 0.300\,\mathrm{cm}

2.2 Frecuencia angular

La frecuencia angular, ω, es el coeficiente que precede al tiempo en el argumento del coseno

\omega = 126\,\frac{\mathrm{rad}}{\mathrm{s}}

2.3 Periodo

A partir de la frecuencia angular tenemos la frecuencia natural y el periodo

 f = \frac{\omega}{2\pi} = 20.0\,\mathrm{Hz}        T = \frac{1}{f}= 0.050\,\mathrm{s}= 50.0\,\mathrm{ms}

2.4 Número de onda

El número de onda es la cantidad que multiplica a x en el argumento del coseno

k = 0.628\,\mathrm{cm}^{-1} = 62.8\,\mathrm{m}^{-1}

2.5 Longitud de onda

La longitud de onda la calculamos a partir del número de onda

\lambda = \frac{2\pi}{k}= 0.100\,\mathrm{m}=10.0\,\mathrm{cm}

2.6 Velocidad de propagación

La velocidad de avance de la onda es igual a

v = \frac{\omega}{k}=\frac{\lambda}{t}=\frac{0.1\,\mathrm{m}}{0.05\,\mathrm{s}}=2\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}

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