Reflexión y Refracción de pulsos en cuerdas

Reflexión y Refracción de pulsos en cuerdas

En las cuerdas se puede visualizar el fenómeno de reflexión y refracción. Trabajaremos dos casos: extremo fijo y extremo libre.

EXTREMO FIJO

Analicemos que sucede cuando un pulso viaja por un medio (una cuerda) y llega a un extremo fijo.

En la figura se puede ver una secuencia de un pulso viajando por una cuerda con un extremo fijo. Un pulso incidente viaja por la cuerda hacia la izquierda (A2), Gran parte de la energía vuelve a la cuerda en un pulso reflejado y la otra parte de la energía es absorbida por la pared.

Un pulso incidente que se propaga por una cuerda de extremo fijo al llegar a dicho punto, se refleja. El pulso reflejado está invertido con respecto al incidente. Su velocidad cambia de sentido y su modulo permanece constante dado que el medio de propagación es el mismo.

Se puede explicar la inversión del pulso por la tercera Ley de Newton.

EXTREMO LIBRE

Cuando el extremo de la cuerda esta libre (se puede simular con un anillo en una varilla con rozamiento despreciable) el pulso incidente viaja y al llegar al anillo se refleja sin invertirse. La velocidad de propagación es la misma en módulo solo cambia de sentido.

REFRACCIÓN DE PULSOS DE ONDAS

Consideremos que el pulso llega a un punto de unión de dos medios diferentes por ejemplo dos cuerdas atadas de diferente densidad lineal de masa.

Si partimos de la cuerda más liviana, cuando llega a la otra cuerda parte del mismo se refleja invertido como el caso del extremo fijo y la otra parte de refracta.

El primer punto de la cuerda gruesa recibe un impulso hacia arriba por lo que el pulso refractado (o transmitido) es derecho.

También puede ocurrir que el pulso incidente viaje de por la cuerda mas gruesa a la mas fina. En este caso el pulso reflejado es similar al extremo libre ya que la cuerda más liviana permite oscilar la unión de las cuerdas. El primer punto de la cuerda fina recibe un impulso hacia arriba por lo que el pulso trasmitido o refractado es derecho. Y el pulso reflejado también es derecho.

En ambos casos el pulso transmitido se propaga con direfrente velocidad de propagación, ya que recordemos que la velocidad de propagación  depende de la densidad lineal de masa.

Por lo tanto si el pulso pasa de una cuerda menos densa a otra mas densa la velocidad de la segunda será menor que la primera. Si el pulso se transmite de una cerda de mayor densidad de masa a otra de menor densidad de masa la velocidad de la segunda cuerda será mayor que la primera