Generación de pulsos y fuentes
Pulsa en la cubeta para perturbar el agua puntualmente o activa fuentes armónicas sinusoidales continuas para estudiar frentes periódicos.
Frecuencia (f)
1.3 Hz
Longitud de onda (λ)
12.0 cm
Velocidad de fase (c)
15.7 m/s
Régimen ondulatorio
Interferencia de Young activa
Experimento físico
Fuente de oscilación
A mayor frecuencia, la longitud de onda disminuye (λ = c / f), produciendo franjas de difracción más densas.
Filtro cromático
La paleta marina simula la refracción de la luz solar en las olas; la acústica destaca zonas de compresión y rarefacción.
Superposición, difracción y ecuación de onda 2D
La propagación de ondas se describe mediante una ecuación diferencial en derivadas parciales de segundo orden. Cuando dos ondas coinciden en el espacio, sus amplitudes se suman algebraicamente (utotal = u1 + u2). Si dos crestas coinciden en fase, la amplitud se duplica (interferencia constructiva); si una cresta se superpone con un valle en contrafase, la amplitud resultante es nula (interferencia destructiva).
∂²u / ∂t² = c(x,y)² · ∇²u - γ · ∂u / ∂t | λ = c / f | d · sen(θ) = m · λ
Principios de propagación, difracción e interferencia en medios continuos
El comportamiento de las ondas mecánicas y electromagnéticas obedece al principio de superposición lineal y a las leyes de Huygens y Snell, permitiendo comprender desde las ondas en el agua hasta la acústica arquitectónica y la óptica cuántica.
| Fenómeno ondulatorio | Principio físico fundamental | Ecuación rectora | Efecto observable en el medio | Aplicaciones en ingeniería y ciencia |
|---|---|---|---|---|
| Interferencia constructiva | Superposición en fase (Δφ = 2mπ) | utotal = u₁ + u₂ | Crestas reforzadas con amplitud duplicada | Láseres, interferómetros LIGO y antenas phased array |
| Interferencia destructiva | Superposición en contrafase (Δφ = (2m+1)π) | utotal = 0 (anulación) | Líneas nodales de reposo absoluto | Cancelación activa de ruido (ANC) y recubrimientos antirreflejantes |
| Difracción de Young | Principio de Huygens-Fresnel | d · sen(θ) = m · λ | Curvatura de frentes tras superar aberturas estrechas | Cristalografía de rayos X y espectrometría óptica |
| Efecto Doppler 2D | Compresión de frentes por fuente móvil | f' = f · c / (c ± vfuente) | Acortamiento de λ por delante y dilatación por detrás | Radares de tráfico, ecografía Doppler y astrofísica |
| Refracción superficial | Cambio de velocidad de fase (Ley de Snell) | sen(θ₁) / sen(θ₂) = v₁ / v₂ | Desviación angular de frentes al variar profundidad | Óptica de lentes, sismología y oleaje costero |
Calibración de frecuencia y velocidad
Ajusta la velocidad de propagación y la amortiguación viscosa para observar cómo varía la longitud de onda (λ = c / f) en el medio.
Inserción de barreras y ranuras
Carga el experimento de doble rendija de Thomas Young para comprobar la emergencia de franjas de interferencia y patrones de difracción.
Visualización de Mach y Doppler
Pon la fuente en movimiento a velocidades subsónicas o supersónicas para registrar la formación del cono de Mach y ondas de choque.
Preguntas frecuentes sobre física ondulatoria
¿Qué demuestra el experimento de la doble rendija de Young?
Demuestra la naturaleza ondulatoria de la luz y de las ondas materiales. Al pasar por dos aberturas estrechas, los frentes de onda se curvan por difracción y se superponen al otro lado, creando líneas de interferencia constructiva (donde las crestas coinciden) e interferencia destructiva (donde crestas y valles se anulan mutuamente).
¿Por qué se forma un cono o cuña en el efecto Doppler supersónico?
Cuando la fuente viaja más rápido que la velocidad de propagación de la onda en el medio (v > c), la fuente adelanta a sus propios frentes emitidos. La envolvente exterior de todas las esferas de onda forma una superficie cónica de Mach en la que la energía se concentra bruscamente, dando lugar a una onda de choque o estampido sónico.
¿Por qué las olas cambian de dirección al acercarse a la orilla?
Por refracción (Ley de Snell). Al disminuir la profundidad del agua, la velocidad de propagación de la onda disminuye. La parte del frente que llega primero a aguas poco profundas se frena antes que el resto, curvando la dirección de avance de la ola para alinearse paralelamente con la línea de costa.
¿Cómo resuelve el simulador la ecuación diferencial de onda en tiempo real?
Emplea el algoritmo de diferencias finitas en el dominio del tiempo (FDTD), aproximando el operador laplaciano bidimensional sobre una malla ortogonal discreta y actualizando la aceleración, velocidad y desplazamiento de cada celda a 60 fotogramas por segundo.
¿Qué condiciones de frontera se aplican en los límites del tanque?
El simulador implementa capas de absorción adaptativa (PML o amortiguación de contorno) para mitigar los rebotes no deseados en los bordes del lienzo, emulando un medio acuático de extensión infinita.