thumb|250px|Ondes superficiales n'agua. thumb|Llonxitú d'onda λ, puede midise ente dos puntos correspondientes nuna forma d'onda. En física, una onda (del llatín unda) consiste nel espardimientu d'una perturbación de dalguna propiedá del espaciu, por casu, densidá, presión, campu llétricu o campu magnéticu, implicando un tresporte d'enerxía ensin tresporte de materia. L'espaciu venáu puede contener materia (aire, agua, etc) o non (vacíu).
La magnitú física que la so perturbación arrobinar nel mediu esprésase como una función tantu de la posición como del tiempu . Matemáticamente dizse que dicha función ye una onda si verifica la ecuación d'ondes:
onde ye la velocidá d'espardimientu de la perturbación. Por casu, ciertes perturbaciones de la presión d'un mediu, llamaes soníu, verifiquen la ecuación anterior, anque dalgunes ecuaciones non lliniales tamién tienen soluciones ondulatories, por casu, un solitón.
Definiciones Una vibración puede definir les carauterístiques necesaries y suficientes que caractericen un fenómenu como onda. El términu suel ser entendíu intuitivamente como'l tresporte de perturbaciones nel espaciu, onde se considera l'espaciu como un mediu nel que pueden producise y arrobinase diches perturbaciones al traviés d'él, al variar dalguna de les sos propiedaes medibles.
La teoría d'ondes confórmase como una carauterística caña de la física que s'ocupa de les propiedaes de los fenómenos ondulatorios independientemente de cual sía'l so orixe físicu (Ostrovsky y Potapov, 1999). Una peculiaridá d'estos fenómenos ondulatorios ye qu'a pesar de que l'estudiu de les sos carauterístiques nun depende del tipu d'onda en cuestión, los distintos oríxenes físicos que provoquen la so apaición confiéren-yos propiedaes bien particulares que les estremen d'unos fenómenos a otros. Por casu, l'acústica estremar de la óptica en que les ondes sonores tán rellacionaes con aspeutos más mecánicos que les ondes electromagnétiques (que son les que gobiernen los fenómenos ópticos). Conceutos tales como masa, cantidá de movimientu, inercia o elasticidá son conceutos importantes pa describir procesos d'ondes sonores, a diferencia d'en les óptiques, onde estes nun tienen una especial relevancia. Poro, les diferencies nel orixe o naturaleza de les ondes producen ciertes propiedaes que caractericen cada onda, manifestando distintos efeutos nel mediu en que s'arrobinen (por casu, nel casu del aire: vórtices, ondes de choque; nel casu de los sólidos: dispersión; y nel casu del electromagnetismu presión de radiación).
Elementos d'una onda Cresta: Ye'l puntu de máxima elongación o máxima amplitú de la onda; esto ye, el puntu de la onda más separáu de la so posición de reposu. Periodu (): Ye'l tiempu que tarda la onda en dir d'un puntu de máxima amplitú al siguiente. Amplitú (): Ye la distancia vertical ente una cresta y el puntu mediu de la onda. Nótese que pueden esistir ondes que la so amplitú sía variable, esto ye, creza o escaya col pasu del tiempu. Frecuencia (): Ye'l númberu de vegaes que ye repitida dicha vibración per unidá de tiempu. N'otres pallabres, ye una simple repetición de valores por un periodu determináu.
Valle: Ye'l puntu más baxu d'una onda. Llonxitú d'onda (): Ye la distancia qu'hai ente'l mesmu puntu de dos ondulaciones consecutives, o la distancia ente dos crestes consecutives. Nodo: Ye'l puntu onde la onda crucia la llinia d'equilibriu. Elongación (): Ye la distancia qu'hai, en forma perpendicular, ente un puntu de la onda y la llinia d'equilibriu. Ciclu: Ye una oscilación, o'l percorríu dende'l nodo qu'empecipia la trayeutoria de la cresta hasta'l nodo que termina la trayeutoria del valle o viceversa. Velocidá d'espardimientu (): Ye la velocidá a la que s'arrobina'l movimientu ondulatoriu. El so valor ye'l cociente del llonxitú d'onda y el so periodu.
Carauterístiques thumb|300px|right| A = N'agües fondes. B = N'agües superficiales. El movimientu elípticu d'una partícula superficial vuélvese nidia cola baxa intensidá. 1 = Progresión de la onda 2 = Monte 3 = Valle
Les ondes periódiques tán caracterizaes por crestes o montes y valles, y usualmente ye categorizada como llonxitudinal o tresversal. Una onda tresversal ye aquella coles vibraciones perpendiculares a la direición d'espardimientu de la onda; exemplos inclúin ondes nuna cuerda y ondes electromagnétiques. Onda llonxitudinal ye aquella con vibraciones paraleles na direición del espardimientu de les ondes; exemplos inclúin ondes sonores.
Cuando un oxetu corte escontra riba y embaxo nuna onda nun estanque, esperimenta una trayeutoria orbital porque les ondes nun son simples ondes tresversales sinusoidales.
Ondes na superficie d'una cuba son realmente una combinación d'ondes tresversales y llonxitudinales; poro, los puntos na superficie siguen caminos orbitales.
Toles ondes tienen un comportamientu común so un númberu de situaciones estándar. Toles ondes pueden esperimentar los siguientes fenómenos: Difracción. Asocede cuando una onda al atopar col cantu d'una torga dexa de dir en llinia recta p'arrodialo. Efeutu Doppler. Efeutu debíu al movimientu relativu ente la fonte emisora de les ondes y el receptor de les mesmes. Interferencia. Asocede cuando dos ondes combinar al atopase nel mesmu puntu del espaciu. Reflexón. Asocede cuando una onda, al atopase con un nuevu mediu que nun puede travesar, camuda de direición. Refraición. Asocede cuando una onda camuda de direición al entrar nun nuevu mediu nel que viaxa a distinta velocidá. Onda de choque. Asocede cuando delles ondes que viaxen nun mediu se superponen formando un conu.
Polarización
thumb|150px|Una fola rompiendo contra les roques. Una onda ye polarizada, si solo puede bazcuyar nuna direición. La polarización d'una onda tresversal describe la direición de la oscilación, nel planu perpendicular a la direición del viaxe. Ondes llonxitudinales tales como ondes sonores nun exhiben polarización, porque pa estes ondes la direición d'oscilación ye a lo llargo de la direición de viaxe. Una onda tresversal, como la lluz puede ser polarizada usando un filtru polarizador o al ser reflexada por un dieléctricu inclináu, e.g. vidriu de ventana.
Exemplos Exemplos d'ondes: Foles, que son perturbaciones que s'arrobinen pel agua. Ondes de radio, microondes, ondes infrarroxes, lluz visible, lluz ultravioleta, rayos X, y rayu gamma conformen la radiación electromagnético. Nesti casu, l'espardimientu ye posible ensin un mediu, al traviés del vacíu. Les ondes electromagnétiques viaxen a 299 792 458 m/s nel vacíu. Sonores — una onda mecánica que s'arrobina pel aire, los líquidos o los sólidos. Ondes de tráficu (esto ye, l'espardimientu de distintes densidaes de vehículos, etc.) — estes pueden modelase como ondes cinemátiques como fixo Sir M. J. Lighthill Ondes sísmiques en terremotos. Ondes gravitacionales, que son fluctuaciones na combadura del espaciu-tiempu prediches pola relatividá xeneral. El 17 de marzu de 2014 anuncióse la observación esperimental de los restos d'ondes gravitacionales mientres el periodu d'espansión del universu tres el Big Bang, pero'l descubrimientu púnxose n'entredichu darréu.
Descripción matemática right|frame|400px|Onda con amplitú constante. thumb|Ilustración d'una onda (n'azul) y el so envolvente (en colloráu). Dende un puntu de vista matemáticu, la onda más senciella o fundamental ye la onda sinusoidal descrita pola función
onde ye la amplitú d'una onda (la elongación máxima o altor de la cresta de la onda). Les unidaes d'amplitú dependen del tipu d'onda — les ondes nuna cuerda tienen una amplitú espresada como una distancia (metros), les ondes sonores como presión (pascales) y ondes electromagnétiques como l'amplitú del campu llétricu (voltios/metros). L'amplitú puede ser constante, o puede variar col tiempu y/o posición. La forma de la variación d'amplitú ye llamada la envolvente de la onda.
La llonxitú d'onda (simbolizada por ) ye la distancia ente dos crestes o valles siguíos. Midir n'unidaes de llargor, tales como'l metru (m), los sos múltiplu o submúltiplos según convenga. Asina, na óptica, la llonxitú d'onda de la lluz midir en nanómetros.
Un númberu d'onda angular puede ser acomuñáu cola llonxitú d'onda pola rellación:
thumb|Cada partícula d'un mediu material nel que s'arrobina una onda mecánica de desplazamientu tresversal realiza una oscilación harmónica simple en direición tresversal a la direición d'espardimientu de la onda. El periodo ye'l tiempu riquíu por que'l movimientu d'oscilación de la onda describa un ciclu completu. La frecuencia ye'l númberu de ciclos completos trescurríos na unidá de tiempu (por casu, un segundu). Ye midida en hercios. Matemáticamente definir ensin ambigüedá como:
N'otres pallabres, la frecuencia y el periodu d'una onda son recíproques ente sigo.
La frecuencia angular representa la frecuencia en radianes per segundu. Ta rellacionada cola frecuencia por
Hai dos velocidaes distintos acomuñaes a les ondes. La primera ye la velocidá de fase, que indica la tasa cola que la onda arrobínase, y ta dada por:
La segunda ye la velocidá de grupu, que da la velocidá cola que les variaciones na forma de l'amplitú de la onda arrobinar pol espaciu. Esta ye la tasa a la cual la información puede ser tresmitida pola onda. Ta dada por:
Ecuación d'onda
La ecuación d'onda ye un tipu d'ecuación diferencial que describe la evolución d'una onda harmónica simple a lo llargo del tiempu. Esta ecuación presenta llixeres variantes dependiendo de como se tresmite la onda, y del mediu al traviés del cual arrobínase. Si consideramos una onda unidimensional que se tresmite a lo llargo d'una cuerda na exa x, a una velocidá y con una amplitú (que xeneralmente depende tantu de y de ), la ecuación d'onda ye:
.
Treslladáu a tres dimensiones, sería
.
onde ye l'operador laplaciano.
La velocidá depende del tipu d'onda y del mediu al traviés del cual viaxa.
Jean Le Rond d'Alembert llogró una solución xeneral pa la ecuación d'onda nuna dimensión:
Esta solución puede interpretase como dos impulsos viaxando a lo llargo de la exa x en direiciones opuestes: F nel sentíu +x y G nel -x. Si xeneralizamos la variable x, reemplazándola por trés variables x, y, z, entós podemos describir l'espardimientu d'una onda en tres dimensiones.
La ecuación de Schrödinger describe'l comportamientu ondulatoriu de les partícules elementales. Les soluciones d'esta ecuación son funciones d'ondes que pueden emplegase pa topar la densidá de probabilidá d'una partícula.
Onda simple ye una perturbación que varia tantu col tiempu como cola distancia de la siguiente manera:
.
onde ye l'amplitú de la onda, ye'l númberu d'onda y ye la fase. La velocidá de fase vf d'esta onda ta dada por
.
onde ye la llonxitú d'onda.
Onda estacionaria
300px|right|thumb|Onda estacionaria (en negru) aniciada pola interferencia ente dos ondes progresives en direiciones opuestes: n'azul la qu'avanza escontra la derecha y en colloráu la que s'arrobina escontra la esquierda. Los puntos coloraos representen los nodos de la onda estacionaria. Una onda estacionaria ye aquella que permanez fixa, ensin arrobinase al traviés del mediu. Esti fenómenu puede dase, bien cuando'l mediu mover en sentíu opuestu al d'espardimientu de la onda, o bien puede apaecer nun mediu estáticu como resultáu de la interferencia ente dos ondes que viaxen en sentíos opuestos.