¿Por qué las formas de las ondas no son curvas rectas?

“WAVE” es una descripción de la transferencia rítmica de movimiento entre partículas estacionarias o material. No existe WAVE y nada viaja en la dirección de la ola.

Si toma un extremo de una cuerda y otra persona sostiene el otro extremo, puede mover su extremo ARRIBA y ABAJO para crear una ola aparente que parece moverse a lo largo de la cuerda, de usted a la otra persona. No existe WAVE pero ve un movimiento ARRIBA y ABAJO que se transfiere de un extremo de la cuerda al otro. Si coloca un trozo de cinta adhesiva en la cuerda, puede ver que la cuerda con cinta permanece en el MISMO lugar y no tiene movimiento hacia adelante y NO se mueve en la dirección de la ola que está transfiriendo.

Si tiene un recipiente con agua y coloca suavemente una gota de tinta de color en la superficie, permanecerá allí en un lugar pequeño. Ahora haga una onda que pasará la mancha de tinta. Observe que la onda pasa sin mover la tinta en absoluto. No hay movimiento hacia adelante del agua y las ondas son solo un movimiento ARRIBA y ABAJO sin flujo de ningún tipo. Este es un movimiento de onda y el movimiento es gradual, por lo que parece estar curvado, pero de hecho es solo hacia ARRIBA y hacia ABAJO.

Hay dos formas de responder a esta.

Respuesta rápida: en una onda de tipo diente de sierra irregular, en el momento en que pasa de onda ascendente a onda descendente, la partícula tiene una aceleración infinita. Eso requeriría un instante de fuerza infinita. En la onda escalonada aún más simple, la partícula salta instantáneamente de ‘arriba’ a ‘abajo’ con velocidad infinita. En una onda sinusoidal, la onda ondulada estándar, la velocidad de una sola partícula, con el tiempo, también es una onda sinusoidal. La aceleración también es una onda sinusoidal. Y así.

Para una respuesta más matemática:

Muchos fenómenos diferentes en la naturaleza se rigen por la ecuación de onda Ecuación de onda – Wikipedia, donde la fuerza sobre una partícula del medio es directamente proporcional a la curvatura del medio en su entorno inmediato.

Esa ecuación es la ecuación más simple posible, por lo que no es sorprendente que funcione, al menos en primera aproximación, para muchos fenómenos diferentes: meneos en una cuerda, ondas en el agua, sonido en el aire, luz en el vacío. La solución de esa ecuación es una onda sinusoidal, una curva ondulada ‘en forma de onda’; o una combinación de ondas sinusoidales, dando meneos más complejos.

Matemáticamente, entonces, una onda sinusoidal suave es más simple y natural que un diente de sierra irregular, a pesar de que el diente de sierra está hecho de líneas rectas.

Porque la única solución ‘lineal’ a la ecuación de onda es para una onda que no está en movimiento y tiene una amplitud constante en todas partes.

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