Amplitud (física) para niños
En física, la amplitud (del latín amplitdō) es una medida importante para entender los movimientos que se repiten, como las ondas o las señales. Imagina una cuerda de guitarra que vibra: la amplitud es qué tan lejos se mueve la cuerda desde su posición de reposo. Es la distancia máxima que alcanza una onda desde su punto central o de equilibrio.
Contenido
¿Qué es la Amplitud?
Amplitud de Pico y Semiamplitud
Cuando hablamos de ondas que se repiten de forma regular y simétrica, como una onda que sube y baja de la misma manera (onda sinusoidal, cuadrada o triangular), la amplitud de pico y la semiamplitud significan lo mismo.
Amplitud de Pico
La amplitud de pico se usa mucho en sistemas de audio y telecomunicaciones. Es el valor más alto que alcanza una señal desde su punto de referencia. Si la señal se mueve alrededor de cero, la amplitud de pico es el valor más grande que alcanza, ya sea hacia arriba o hacia abajo.
Semiamplitud
La semiamplitud es simplemente la mitad de la amplitud de pico a pico. En muchos textos científicos, cuando se dice "amplitud" o "amplitud de pico", en realidad se refieren a la semiamplitud.
Esta medida es muy útil en astronomía. Por ejemplo, ayuda a buscar exoplanetas (planetas fuera de nuestro sistema solar). Los científicos miden pequeños cambios en la velocidad de las estrellas cercanas para detectar si un planeta las está "jalando" un poco.
¿Por qué puede ser confusa la Amplitud de Pico?
La amplitud de pico es fácil de entender para ondas que son simétricas. Pero si una onda no es simétrica (por ejemplo, pulsos que solo van en una dirección), la amplitud de pico puede ser un poco confusa. Esto se debe a que el valor puede cambiar si se mide desde el punto más alto, el más bajo, o la mitad de la distancia entre ellos. En electricidad, a veces se mide desde un punto de referencia fijo, como el suelo (0 voltios).
Amplitud de Pico a Pico
La amplitud de pico a pico (abreviada p-p) es la diferencia total entre el punto más alto (el "pico") y el punto más bajo (la "cresta") de una onda. Es como medir la altura total de una montaña desde su cima hasta el valle más profundo.
Esta medida es muy práctica para ver en un osciloscopio, un aparato que muestra las ondas. Los puntos más altos y bajos de la onda se ven fácilmente en la pantalla.
Amplitud Cuadrática Media (RMS)
La amplitud cuadrática media (RMS) es muy importante en la ingeniería eléctrica. Se calcula de una manera especial: es la raíz cuadrada del promedio de los valores al cuadrado de la onda. Piensa en ella como una forma de medir el "valor efectivo" de una onda que cambia.
Para señales complejas, como el ruido, la amplitud RMS es muy útil porque es clara y tiene un significado físico. Por ejemplo, la potencia que transporta una onda de sonido o una señal eléctrica es proporcional al cuadrado de su amplitud RMS.
En la corriente alterna (la electricidad que usamos en casa), los valores de voltaje y corriente se suelen dar en RMS. Esto es porque un valor RMS produce el mismo efecto de calentamiento en un aparato que una corriente contínua con el mismo valor.
Los medidores de voltaje (voltímetros) a menudo están calibrados para mostrar el valor RMS. Los medidores más modernos pueden calcular el valor RMS verdadero muestreando la forma de la onda.
Amplitud de Pulso
En las telecomunicaciones, la amplitud de pulso se refiere a la fuerza de un pulso, como el nivel de voltaje, corriente, o potencia.
La amplitud de pulso se mide desde un punto de referencia y puede ser el valor promedio, instantáneo, de pico o RMS. También se aplica a la amplitud de las ondas que cambian su frecuencia o fase.
Representación de la Amplitud
En una ecuación sencilla para una onda, como:
- Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): x = A \sin(\omega [t - K]) + b \ ,
es la amplitud (o amplitud de pico).
es la parte de la onda que se mueve.
es la frecuencia angular.
es el tiempo.
y 
son números que representan el inicio y la posición de la onda.
La unidad de medida de la amplitud depende de lo que se esté midiendo:
- Para una cuerda vibrante, la amplitud se mide en unidades de distancia (como metros o centímetros).
- Para una onda de sonido, la amplitud se relaciona con la presión acústica y se mide en pascales (Pa). A menudo se expresa en decibelios (dB), que es una forma de comparar la fuerza de dos sonidos.
- Para la radiación electromagnética (como la luz o las ondas de radio), la amplitud se relaciona con la fuerza del campo eléctrico.
- Para una señal eléctrica, la amplitud puede ser un voltaje o una corriente.
La amplitud RMS es más adecuada para estudiar la potencia que transporta una onda, como en la acústica y la electrotecnia.
| Nombre | Definición |
| Amplitud media | El valor promedio de la parte positiva de la señal. |
| Amplitud RMS | La amplitud que tiene la misma potencia que una señal continua. |
| Amplitud | El valor positivo más alto, también conocido como valor máximo. |
| Amplitud pico a pico | La diferencia entre el valor más alto (positivo) y el valor más bajo (negativo). |
Amplitud de Onda
Una onda es una perturbación que se mueve por el espacio. Se puede describir con una fórmula matemática. Para una onda que se mueve en una dirección, la amplitud es el valor máximo que alcanza la onda.
La fuerza o intensidad de una onda suele ser proporcional al promedio del cuadrado de su amplitud.
Amplitud en Acústica
En acústica, la amplitud del sonido se mide normalmente en decibelios SPL (
):
- Los decibelios son una forma de comparar la fuerza de dos sonidos usando una escala logarítmica.
- Las siglas SPL significan "Nivel de Presión Sonora" (Sound Pressure Level).
Si una onda de sonido causa un cambio máximo de presión 
en un punto, su amplitud en decibelios SPL se calcula así:
Donde 
es una presión de sonido de referencia.
Atenuación del Sonido
Las ondas de sonido se hacen "más débiles en amplitud" a medida que se alejan de donde se originaron. Esto se llama atenuación de la onda. Aunque la amplitud disminuye, la longitud de onda y la frecuencia de la onda no cambian, ya que estas dependen solo de la fuente que las produce.
La disminución de la amplitud de una onda de sonido ocurre por dos razones:
- La onda se expande, lo que hace que su energía se distribuya en un área más grande. Esto se explica por la Ley de la inversa del cuadrado.
- La vibración es absorbida por materiales. Algunos materiales son aislantes acústicos y absorben parte de la energía del sonido.
Unidades de la Amplitud
Las unidades para medir la amplitud varían según el tipo de fenómeno:
- En corriente alterna, se usa la amplitud cuadrática media (RMS), medida en voltios o amperios.
- En una onda electromagnética, la amplitud está relacionada con la raíz cuadrada de la intensidad radiante y con el campo eléctrico de la onda. Para la luz, también importa la intensidad luminosa, medida en candelas.
- En una onda sonora, la amplitud es el cambio de presión en el aire, por lo que se mide en pascales, milibares o cualquier otra unidad de presión.
- Para una onda mecánica o una vibración, la amplitud es un desplazamiento y se mide en unidades de longitud (como metros).
- Para la radiación electromagnética, la amplitud de un fotón se relaciona con los cambios en el campo eléctrico de la onda. Las señales de radio pueden llevar información cambiando la intensidad de la radiación (modulación de amplitud) o su frecuencia (modulación de frecuencia).
Envolventes de Amplitud Transitoria
Una amplitud que se mantiene constante a lo largo del tiempo se llama "estado estacionario". Pero si la amplitud cambia, se llama "transitoria". En el audio, las envolventes de amplitud transitoria son útiles para describir sonidos, ya que muchos sonidos tienen un inicio, un decaimiento, un sostenimiento y un final en su volumen.
Otros aspectos de un sonido, como la modulación de frecuencia o el ruido, también pueden tener envolventes de amplitud que cambian con el tiempo.
Normalización de la Amplitud
Cuando una onda tiene muchos "sobretonos" (sonidos adicionales que acompañan al principal), se pueden crear timbres complejos dándole a cada sobretono su propia forma de amplitud que cambia con el tiempo. Sin embargo, esto también puede cambiar el volumen general del sonido.
Para evitar esto, las amplitudes de los sobretonos se "normalizan". Esto significa que en cada momento, la suma de todas las amplitudes de los sobretonos es siempre el 100% (o 1). De esta manera, el volumen principal del sonido se puede controlar por separado.
En el reconocimiento de sonidos, la normalización de la amplitud máxima ayuda a comparar las características de dos sonidos similares, permitiendo reconocer timbres parecidos sin importar su volumen.
Véase también
En inglés: Amplitude Facts for Kids
- Fasor
- Onda y sus propiedades
- Envolvente (ondas)
- Frecuencia
- Longitud de onda
- Amplitud modulada
