Amplitud (física)

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Onda sinusoide:
1 = Amplitud,
2 = Amplitud de pico a pico,
3 = Media cuadrática,
4 = Periodo.

En física la amplitud de un movimiento oscilatorio, ondulatorio o señal electromagnética es una medida de la variación máxima del desplazamiento u otra magnitud física que varía periódica o cuasiperiódicamente en el tiempo. Es la distancia entre el punto más alejado de una onda y el punto de equilibrio o medio.

Amplitud de onda[editar]

Es una perturbación física que se propaga en el espacio como una onda armónica puede modelizarse matemáticamente como una magnitud física \psi\, cuyo valor varía con el tiempo y de un punto a otro del espacio según una ecuación como:

\frac{\part^2 \psi}{\part x^2} + \frac{\part^2 \psi}{\part y^2} +
\frac{\part^2 \psi}{\part z^2} = \frac{1}{v_p^2}\frac{\part^2 \psi}{\part t^2}

Donde v_p\, es la velocidad de propagación de la perturbación. Para una onda plana que se propaga en dirección x la solución de la ecuación anterior es:

\psi(x,y,z,t) = f(x-v_pt) + g(x+v_pt)\,

Y en ese caso la amplitud se define como:

A_\psi = \max_{t\in\R} |f(x-v_pt) + g(x+v_pt)|

Usualmente la intensidad de una onda es una magnitud proporcional al promedio del cuadrado de la amplitud:

I_\psi \propto \langle A_\psi^2 \rangle

Para una onda periódica de período T:

I_\psi \propto \frac{1}{T} \int_0^T |\psi(\mathbf{x},t)|^2\ dt

Amplitud en acústica[editar]

En acústica la amplitud normalmente se mide en decibelios SPL (dB_{SPL}):

  • Los decibelios representan la relación entre dos señales y se basa en un logaritmo de base 10 del cociente entre dos amplitudes sonoras o presiones.
  • Las siglas SPL hacen referencia a la presión sonora (Sound Pressure Level).

Si una onda sonora que ocasiona una sobrepresión máxima \Delta p\, a su paso por un punto del espacio, su amplitud medida en decibelios SPL es:

A_s = 20 \log \left(\frac{\Delta p}{p_0}\right)

Donde p_0\, es la presión sonora de referencia.

Atenuación del sonido[editar]

Las ondas van "debilitándose en amplitud" conforme van alejándose de su punto de origen: es lo que se conoce como atenuación de la onda. Aunque la amplitud de las ondas decrece, su longitud de onda y su frecuencia permanecen invariables, ya que éstas dependen sólo del foco emisor.

La disminución de amplitud de una onda sonora se debe a dos razones:

  • La ampliación del frente de onda, que da lugar a una disminución de la amplitud viene cuantificada por la Ley cuadrática inversa.
  • La absorción de la vibración, que es un proceso disipativo por el cual parte de la potencia sonora es absorbida por algún material que sea un aislante acústico.

Unidades de la amplitud[editar]

Las unidades de la amplitud dependen del fenómeno:

Semi-amplitud[editar]

Semi-amplitud significa la mitad de la amplitud del pico a pico.[1] Es la medida más ampliamente utilizada de amplitud orbital en astronomía y la medición de pequeñas semi-amplitudes en las estrellas cercanas es importante en la búsqueda de exoplanetas.[2] Para una onda sinusoidal, la amplitud de pico y semi-amplitud son los mismos.

Algunos científicos[3] usan la "amplitud" o "pico de amplitud" para significar semi-amplitud, es decir, la mitad de la amplitud pico a pico es una referencia que es representada así .[1]

Referencias[editar]

  1. a b Tatum, J. B. Physics - Celestial Mechanics. Paragraph 18.2.12. 2007. Retrieved 2008-08-22.
  2. Uriel A. Goldvais. Exoplanets, pp.2-3.
  3. Regents of the University of California. Universe of Light: What is the Amplitude of a Wave? 1996. Retrieved 2008-08-22