La velocidad de fase, [matemática] v [/ matemática] de una onda es la rapidez con que la onda transfiere energía en términos de tiempo. Es simplemente el producto de la frecuencia, [matemática] f [/ matemática] de una onda y la longitud de onda, [matemática] \ lambda [/ matemática] de la onda.
[matemáticas] v = f \ lambda [/ matemáticas]
Esa palabra ‘fase’ generalmente no está bien descrita en la literatura de física básica. En cambio, se hace referencia a ‘diferencia de fase’ y ‘diagrama fasorial’. Hay más claridad en física avanzada e ingeniería eléctrica sobre este concepto.
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Considere un medio a través del cual se propaga la ola. Las partículas con ese medio son perturbadas sucesivamente desde sus posiciones de equilibrio por la energía en movimiento. Las diferentes partículas, inicialmente con desplazamiento cero en el mismo medio, alcanzan el máximo o el mínimo en diferentes momentos debido a un tren de onda única.
Ahora piense en una barra de longitud, [matemática] r [/ matemática] que gira a una velocidad angular uniforme, [matemática] \ omega [/ matemática] alrededor de uno de sus extremos, marcada [matemática] X [/ matemática]. Simultáneamente, deje que [math] X [/ math] se deslice en una dirección a una velocidad uniforme, [math] V [/ math]. Esta [matemática] V [/ matemática] no es [matemática] v = \ omega r [/ matemática], que es la velocidad tangencial perpendicular a la barra en todo momento.
La sombra oscilante de la punta de la varilla giratoria uniformemente proyectada en la línea de equilibrio, con un punto fijo, [matemática] X [/ matemática] se desliza simultáneamente a una velocidad constante y dibuja una onda sinusoidal. Mira la siguiente ilustración.
Fuente de imagen
Se podría pensar en la barra girando sobre un punto estacionario en una hoja deslizante con la sombra de su extremo libre oscilante. Una onda sinusoidal sigue siendo el resultado.
No hay nada que nos impida establecer el ángulo inicial de la barra en horizontal a cualquier valor arbitrario. El ángulo que tiene la barra antes de ponerse en movimiento es la fase o el ángulo de fase. Esta fase representa una ola particular.
Si tiene dos barras en ángulos inicialmente diferentes, entonces tiene dos fases diferentes. Por lo tanto, la velocidad de fase se refiere a la velocidad de cualquier onda dada representada por el ángulo inicial que forma con una línea de equilibrio dada a medida que se propaga desde un punto dado.
Este es un ejemplo muy simplista. En realidad, la fase, [math] \ Phi [/ math] está dada por;
[matemáticas] \ Phi = kx- \ omega t [/ matemáticas]
donde, [math] k [/ math] es el número de onda y [math] t [/ math] es el tiempo.
[matemáticas] \ displaystyle v = \ dfrac {\ dfrac {-d \ Phi} {dt}} {\ dfrac {d \ Phi} {dx}} [/ math]
[matemáticas] \ displaystyle \ dfrac {-d \ Phi} {dt} = \ omega [/ matemáticas]
[matemáticas] \ displaystyle \ dfrac {d \ Phi} {dx} = k [/ matemáticas]
La velocidad de fase, [matemática] v [/ matemática] viene dada por:
[matemáticas] \ displaystyle v = \ dfrac {\ omega} {k} [/ matemáticas]
En física e ingeniería eléctrica, un fasor es un número complejo que representa una función sinusoidal cuya amplitud, [matemática] A [/ matemática], frecuencia angular, [matemática] \ omega [/ matemática] y fase inicial, [matemática] \ theta [/ matemáticas] no cambian con el tiempo. Esto ayuda a analizar rápidamente los sistemas que contienen muchas ondas sinusoidales que tienen diferentes amplitudes y fases. También se hace una distinción entre velocidad de fase y velocidad de grupo.
