Hasta ahora todo lo que se movía era algo: bolas, coches, lunas. Las onda estrenan otra categoría: viaja la perturbación, no la materia. La ola del estadio recorre la grada a 20 km/h mientras cada espectador sigue clavado en su asiento; el sonido de un trueno cruza kilómetros de aire sin que ese aire llegue a tu oreja. Este artículo presenta el reparto — medio, velocidad, longitud, frecuencia — y la única fórmula que une a toda la familia.
La fórmula de la familia
Una onda periódica se describe con dos números: la longitud de onda λ — la distancia entre crestas, lo que ves en una foto — y la frecuencia f — cuántas crestas pasan por segundo, lo que oyes quedándote quieto. Su producto es la velocidad a la que viaja el patrón:
La velocidad la fija el medio (su rigidez y su inercia), no el emisor: el sonido va a 343 m/s en el aire de hoy grites o susurres. Con la fórmula en mano, el reparto de papeles queda claro: tú eliges f (la nota que cantas), el medio impone v, y λ se ajusta sola — un la de 440 Hz mide en el aire 343/440 = 78 cm de cresta a cresta.
Problema. Ves el relámpago y cuentas 6 segundos hasta el trueno. ¿A qué distancia cayó el rayo?
Solución. La luz llega en microsegundos (viaja un millón de veces más rápido); el cronómetro mide, en la práctica, solo el viaje del sonido:
Resultado. Unos 2 km: la regla del excursionista — «cada 3 segundos, un kilómetro» — es física de ondas de primera (343 × 3 = 1029 m). El mismo truco, con ondas sísmicas, es el ejercicio 3: la Tierra también tiene truenos, y también avisan con diferencia de velocidades.
Lo que transporta una onda
Si no lleva materia, ¿qué lleva? Dos cosas: energía — el terremoto rompe edificios a 100 km de la falla; la ola de mar que nació en una tormenta de Terranova revienta en una playa gallega — e información: la voz, la música, este artículo llegando a tus ojos como onda electromagnética. La materia se queda oscilando en su sitio, como los espectadores del estadio; lo que viaja es el patrón, y con él la capacidad de hacer cosas al llegar. Casi toda la información que has recibido en tu vida — todo lo visto y lo oído — viajó hasta ti en forma de onda.
Las dos grandes maneras de moverse. Partículas: viaja la materia, con su momento y su energía a cuestas. Ondas: viaja el patrón; la materia se queda. La física clásica las mantiene separadas con elegancia — y avisamos desde ya: la cuántica del futuro Cuantario demostrará que el universo se niega a elegir. Guarda este módulo: es la mitad del vocabulario que necesitarás.
Ejercicios
La ola del estadio avanza unos 12 m/s y cada espectador tarda ~2 s en levantarse y sentarse. ¿Cuál es la «longitud de onda» de la ola humana?
Solución
λ = v/f = v × T = 12 × 2 = 24 metros de grada — del orden de 30 espectadores levantados a la vez, que es lo que se ve en los vídeos. La fórmula v = λf funciona igual para personas que para moléculas de aire: no le importa de qué esté hecho el medio, solo que cada pieza reaccione a sus vecinas con retardo. (Estudios serios han medido las olas de estadio reales: ~12 m/s, unas 15 filas de ancho. La física recreativa también publica.)
En el agua, el sonido viaja a 1480 m/s. El mismo la de 440 Hz, ¿qué longitud de onda tiene bajo el mar? ¿Y qué no cambia al pasar del aire al agua?
Solución
λ = 1480/440 = 3,4 m — cuatro veces la del aire. Lo que no cambia es la frecuencia: cada compresión que llega a la superficie empuja al agua una vez, así que el ritmo se hereda — 440 empujones por segundo a un lado y a otro de la frontera. Regla general para toda onda que cambia de medio: f se conserva, v cambia, λ se ajusta. Guárdala: es la base de la refracción, y el Fotonario la explota a fondo con la luz.
Un terremoto emite ondas P (~7 km/s) y ondas S, más lentas (~4 km/s) y más destructivas. Estás a 100 km del epicentro. ¿Cuánto preaviso da la P? ¿Para qué da tiempo?
Solución
t = 100/4 − 100/7 ≈ 25 − 14,3 ≈ 10,7 segundos entre el primer temblor suave (P) y la sacudida fuerte (S). Los sistemas de alerta sísmica de México o Japón viven en ese hueco: detectan la P cerca del epicentro, y la señal de radio — que viaja a la velocidad de la luz, ganando la carrera por goleada — frena trenes, abre puertas de parques de bomberos y corta gas antes de que llegue la S. No se puede predecir un terremoto; sí se le puede ganar un sprint de diez segundos.