Las ondas: qué son, tipos y elementos característicos

Esta lección es parte de Temario de Física de Undécimo año Lección 13 de 17

Por Andrea del Carmen actualizado el 26 de octubre de 2026 11 min de lectura

Las ondas están en todas partes: el sonido de una conversación, la luz que entra por la ventana, las olas que llegan a Puntarenas o a Limón, la señal de radio de un carro y las vibraciones de un temblor. Aunque parecen fenómenos muy distintos, todos comparten la misma idea: algo se perturba en un lugar y esa perturbación viaja, llevando energía de un sitio a otro.

En esta lección vas a aprender qué es una onda, cómo se clasifican, cuáles son sus elementos característicos, cómo se calcula su rapidez con la fórmula v = λf y cómo se leen sus gráficos. También verás por qué los manglares protegen las costas: tiene que ver con la energía que transportan las olas.

Definición

Una onda es una perturbación que se propaga de un lugar a otro y que transporta energía sin transportar materia de forma neta. Cuando una ola pasa bajo un bote anclado, el bote sube y baja, pero no viaja con la ola: lo que avanza es la perturbación y su energía.

Ondas mecánicas y ondas electromagnéticas#

La primera clasificación depende de si la onda necesita o no un medio material para propagarse.

Ondas mecánicas: necesitan un medio (aire, agua, una cuerda, el suelo) cuyas partículas vibran y se pasan la perturbación unas a otras. Son mecánicas el sonido, las olas del mar, las ondas en una cuerda de guitarra y las ondas sísmicas.
Ondas electromagnéticas: son campos eléctricos y magnéticos que cambian y se generan uno al otro. Según la NASA, a diferencia de las ondas mecánicas, no necesitan un medio y pueden viajar por el vacío del espacio; en cambio, el sonido no puede viajar por el vacío porque no hay medio que lo transmita.

Por eso la luz del Sol llega a la Tierra atravesando el espacio vacío, mientras que una explosión en el espacio no se oiría. Todas las ondas electromagnéticas viajan en el vacío con la misma rapidez, la de la luz. Su valor es exacto por definición: c = 299 792 458 m/s, según el NIST. En los problemas del programa del MEP se usa c = 3,00 × 10⁸ m/s.

El conjunto de las ondas electromagnéticas forma el espectro electromagnético. La NASA lo ordena desde las longitudes de onda más largas hasta las más cortas: ondas de radio, microondas, infrarrojo, luz visible, ultravioleta, rayos X y rayos gamma. A lo largo de esa lista, la energía aumenta a medida que la longitud de onda se acorta.

Ondas transversales y longitudinales#

La segunda clasificación compara la dirección en que vibra el medio con la dirección en que avanza la onda.

Tipo	Cómo vibra el medio	Ejemplos
Transversal	Perpendicular a la dirección en que avanza la onda: forma crestas y valles	Una cuerda que se sacude hacia arriba y hacia abajo; las ondas electromagnéticas, cuyos campos vibran perpendiculares a la dirección de avance
Longitudinal	En la misma dirección en que avanza la onda: forma compresiones y enrarecimientos	El sonido en el aire; un resorte largo que se empuja y se jala por un extremo

Las olas del mar combinan los dos movimientos: el agua sube y baja, pero también se mueve un poco hacia adelante y hacia atrás. También se distingue entre un pulso, que es una sola perturbación (como una sacudida aislada de la cuerda), y una onda periódica, en la que la perturbación se repite a intervalos iguales.

Elementos característicos de una onda#

Para describir una onda periódica se usan estos elementos:

Elemento	Símbolo	Qué es	Unidad (SI)
Cresta y valle	—	Puntos más alto y más bajo de una onda transversal	—
Amplitud	A	Máximo alejamiento respecto de la posición de equilibrio	m
Longitud de onda	λ	Distancia entre dos crestas (o dos valles) seguidas	m
Período	T	Tiempo que tarda en pasar una onda completa por un punto	s
Frecuencia	f	Número de ondas completas que pasan por un punto en un segundo	Hz = 1/s
Rapidez de propagación	v	Distancia que avanza la perturbación por unidad de tiempo	m/s

Un hercio (Hz) equivale a un ciclo por segundo. El período y la frecuencia son inversos: si por un punto pasan 4 ondas cada segundo, cada una tarda 1/4 de segundo. Y como en un período la onda avanza exactamente una longitud de onda, su rapidez es λ/T, es decir, λf.

Fórmula

f = 1 / T y v = λ / T = λ · f

v: rapidez (m/s); λ: longitud de onda (m); f: frecuencia (Hz); T: período (s).

Ejemplo. Una boya sube y baja 12 veces en un minuto, y la distancia entre dos crestas seguidas de las olas es de 40 m. Calcula la frecuencia, el período y la rapidez de las olas.

Solución. f = 12 ondas / 60 s = 0,20 Hz. T = 1/f = 1 / 0,20 = 5,0 s. v = λf = 40 m · 0,20 Hz = 8,0 m/s.

La rapidez de propagación depende del medio#

La rapidez de una onda la fija el medio por el que viaja, no la fuente. En el aire, el sonido va más rápido cuanto más caliente está: según HyperPhysics, de la Universidad Estatal de Georgia (EE. UU.), viaja a 331,5 m/s a 0 °C y a 344 m/s a 20 °C. En los ejemplos se usa el valor redondeado de 340 m/s. La luz, en cambio, recorre casi 300 000 km cada segundo.

En un mismo medio, el sonido de cualquier tono viaja con la misma rapidez, y lo mismo pasa con la luz de cualquier color en el vacío. Por eso, si la frecuencia aumenta, la longitud de onda disminuye en la misma proporción: λ = v / f.

Ejemplo. Un diapasón vibra a 440 Hz en un aula donde el sonido viaja a 340 m/s. ¿Cuál es la longitud de onda del sonido?

Solución. λ = v / f = 340 / 440 ≈ 0,773 m, es decir, unos 77 cm.

Ejemplo. Una emisora de FM transmite a 100 MHz. ¿Cuál es la longitud de onda de su señal?

Solución. Primero se pasa a hercios: 100 MHz = 1,00 × 10⁸ Hz. Luego λ = c / f = (3,00 × 10⁸) / (1,00 × 10⁸) = 3,00 m.

Ejemplo. Durante una tormenta, ves un rayo y oyes el trueno 6,0 s después. ¿A qué distancia cayó el rayo?

Solución. La luz llega prácticamente al instante, así que el retraso es el tiempo que tarda el sonido. Distancia = v · t = 340 m/s · 6,0 s = 2040 m, unos 2 km.

La energía de las ondas y los manglares#

Toda onda transporta energía. En una onda mecánica de frecuencia dada, esa energía es proporcional al cuadrado de la amplitud: si la amplitud se duplica, la energía se multiplica por 2² = 4; si se reduce a la mitad, la energía queda en (1/2)² = 1/4. Por eso una ola de tormenta, mucho más alta que una ola común, golpea con muchísima más fuerza.

Aquí entran los manglares. Según la NOAA, son árboles y arbustos que viven en la zona costera que cubren y descubren las mareas, con una densa maraña de raíces que los hace parecer sobre zancos, y solo crecen en latitudes tropicales y subtropicales. La misma fuente explica que los manglares estabilizan la costa y reducen la erosión causada por las marejadas de tormenta, las corrientes, las olas y las mareas; además, sus raíces frenan el movimiento del agua de las mareas, lo que hace que los sedimentos se depositen.

Desde la física, cuando una ola entra en un manglar, el agua roza con miles de raíces y troncos y se vuelve turbulenta. Parte de la energía de la ola se transforma en calor y en movimiento desordenado del agua, de modo que la amplitud disminuye a medida que avanza: es una disipación de energía. Donde no hay manglar, como en una playa abierta o una costa rocosa, las olas llegan con toda su energía a golpear la orilla. Por eso los manglares, además de ser ecosistemas llenos de vida, funcionan como una barrera natural.

Ejemplo. Una ola entra en un manglar con 1,2 m de amplitud y sale con 0,6 m. ¿Qué fracción de su energía conserva? (Datos inventados para practicar.)

Solución. La amplitud se redujo a la mitad: 0,6 / 1,2 = 1/2. Como la energía es proporcional al cuadrado de la amplitud, conserva (1/2)² = 1/4 de su energía; el manglar disipó las otras tres cuartas partes.

Cómo leer los gráficos de una onda#

Hay dos gráficos que se confunden con facilidad. En el gráfico de posición (desplazamiento contra distancia) se ve la onda «congelada» en un instante, como en una fotografía: de él se leen la amplitud y la longitud de onda. En el gráfico de tiempo (desplazamiento contra tiempo) se sigue un solo punto del medio: de él se leen la amplitud y el período.

Esta tabla resume los valores de un gráfico de posición de una onda en una cuerda:

Distancia x (m)	0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5
Desplazamiento y (cm)	0	30	0	−30	0	30

Ejemplo. Con la tabla anterior, y sabiendo que un punto de la cuerda tarda 0,40 s en completar una oscilación, halla la amplitud, la longitud de onda, la frecuencia y la rapidez de la onda.

Solución. La amplitud es el desplazamiento máximo: A = 30 cm = 0,30 m. Hay crestas en x = 0,5 m y en x = 2,5 m, así que λ = 2,5 − 0,5 = 2,0 m. El período es T = 0,40 s, de modo que f = 1 / 0,40 = 2,5 Hz. Por último, v = λf = 2,0 · 2,5 = 5,0 m/s.

Ponte a prueba#

¿Qué diferencia hay entre una onda mecánica y una onda electromagnética?#

Una onda mecánica necesita un medio material (aire, agua, una cuerda) cuyas partículas vibran y se pasan la perturbación; por eso el sonido no viaja en el vacío. Una onda electromagnética está formada por campos eléctricos y magnéticos que cambian y no necesita medio: puede viajar por el espacio vacío, como la luz del Sol. En el vacío, todas las electromagnéticas viajan a la rapidez de la luz.

¿Cuál es la longitud de onda de un sonido de 680 Hz si viaja en el aire a 340 m/s?#

Se despeja la longitud de onda de v = λf: λ = v / f = 340 / 680 = 0,50 m. Es decir, entre dos compresiones seguidas del aire hay medio metro. Si el sonido fuera más agudo, con una frecuencia mayor, la longitud de onda sería más corta, porque en el mismo aire la rapidez no cambia.

¿Cuáles son la frecuencia, el período y la rapidez de unas olas si llegan 15 crestas a la playa en 2 minutos y están separadas 40 m?#

En 2 minutos hay 120 s, así que f = 15 / 120 = 0,125 Hz. El período es el inverso: T = 1 / 0,125 = 8,0 s, o sea, llega una cresta cada 8 segundos. Como λ = 40 m, la rapidez es v = λf = 40 · 0,125 = 5,0 m/s.

¿Qué fracción de su energía conserva una ola si su amplitud se reduce a la tercera parte al cruzar un manglar?#

Como la frecuencia de la ola no cambia, su energía es proporcional al cuadrado de la amplitud. Si la amplitud queda en 1/3 de la inicial, la energía queda en (1/3)² = 1/9. La ola conserva solo una novena parte de su energía; el manglar disipó las otras ocho novenas partes rozando el agua con sus raíces y troncos.

¿Cuál es la longitud de onda de una emisora de AM que transmite a 600 kHz?#

Las ondas de radio son electromagnéticas y viajan a c = 3,00 × 10⁸ m/s. La frecuencia es 600 kHz = 6,00 × 10⁵ Hz. Entonces λ = c / f = (3,00 × 10⁸) / (6,00 × 10⁵) = 500 m. Las ondas de radio tienen longitudes de onda muy largas comparadas con la luz visible.