Energía e Intensidad de las Ondas


Se han definido las ondas como un fenómeno de transmisión de energía sin que haya transporte de materia ¿Ahora bien, cuál es la energía que se propaga? Es evidente que la que contiene el foco emisor. 
Si nos atenemos a alguno de los ejemplos sencillos, será la energía del oscilador, siendo la energía del oscilador igual a la energía potencial elástica que será:

Vemos que la energía es proporcional al cuadrado de la amplitud y al cuadrado de la frecuencia.


Intensidad de una onda:
Llamamos Intensidad I de una onda a la energía que atraviesa por unidad de tiempo y por unidad de superficie perpendicular a la dirección de propagación de la onda.

La energía emitida por el foco emisor se repartirá en superficies concéntricas y la intensidad disminuirá proporcionalmente a la distancia al cuadrado



Atenuación de la Onda con la distancia al foco: 
La intensidad de las ondas esféricas decrece con el cuadrado de las distancia (r), por razones puramente geométricas, aunque el medios ea perfectamente elástico.

Podemos ver que la intensidad que llega los puntos de un medio tridimensional es inversamente proporcional al cuadrado de las distancias al foco emisor. Y la amplitud de la onda es inversamente proporcional a la distancia a la fuente de las perturbaciones.




















Absorción de ondas por el medio
A medida que nos alejamos del foco emisor la onda disminuye su energía ya que:
  • La energía propagada se distribuye en la superficie del frente de ondas y el número de partículas en vibración aumenta. De esa forma la energía que alcanza a cada partícula es menor, estas vibrarán con menos energía, esto es conocido como atenuación o disminución natural de energía.
  • Los rozamientos de las partículas de un medio y otras causas producen una absorción de energía cuya magnitud depende de la naturaleza del medio de propagación de la onda. 
dI = - β I dr

Amortiguamineto del foco emisor
Si se quiere mantener la propagación del M.O. continuamente ha de suministrarse la energía al foco emisor, ya que la energía que emite a las partículas se va perdiendo en la transición de unas a otras. La Energía E en un tiempo dt perderá dE:


dE = - α E dt      α: constante de amortiguamiento
E = E0 e _αt