Onda de choque para niños

Una onda de choque es como una ola muy potente que se mueve en un material, como el aire o el agua. Imagina que es una ola de presión tan fuerte que viaja más rápido que el sonido en ese mismo material. Cuando una onda de choque pasa, las cosas cambian muy rápido: la presión sube mucho y la temperatura también puede aumentar. Es como si el material no tuviera tiempo de reaccionar normalmente.

Una característica de estas ondas es que el aumento repentino de presión se puede sentir como un golpe o una explosión.

El término "onda de choque" también se usa para cualquier tipo de onda que transporta energía a través de un material o incluso el vacío. Lo especial es que su parte delantera, llamada "frente de onda", provoca un cambio muy rápido en las propiedades del material por donde pasa.

Onda de Choque: ¿Qué es y cómo funciona?

¿Cómo se forman las ondas de choque?

En materiales que se pueden comprimir, como los gases (por ejemplo, el aire), los cambios se transmiten como ondas de presión a diferentes velocidades. Por ejemplo, cuando mueves la mano, desplazas el aire a la velocidad de tu mano. Cuando hablas, produces una onda que viaja a la velocidad del sonido.

Si algo se mueve más lento que el sonido, el material tiene tiempo de adaptarse. Por ejemplo, cuando mueves la mano, el aire se mueve para llenar el espacio que dejas. Es como si la onda le "avisara" al aire a dónde tiene que ir.

Pero si algo se mueve más rápido que el sonido, como un objeto muy veloz, el material cercano no puede reaccionar a tiempo. Las condiciones del gas (como su densidad, presión o temperatura) cambian casi al instante para adaptarse a esa perturbación. Así es como se forman las ondas de choque, con un aumento muy rápido de presión y temperatura.

Existen fenómenos parecidos en otros campos de la física. Por ejemplo, la radiación de Cherenkov ocurre cuando una partícula cargada viaja más rápido que la luz en un material (como el agua o la atmósfera), aunque sea más lento que la luz en el vacío. Esto genera algo así como "ondas de choque de radiación".

Ondas progresivas y estáticas

Hay dos formas principales de ver las ondas de choque, que son equivalentes y solo dependen de cómo las observes:

• Ondas que avanzan en un material quieto: Son causadas por cambios muy rápidos en un material, como los que produce un motor o un tubo especial. Se mueven a una velocidad mayor que la del sonido. Imagina que tú estás quieto y ves la onda pasar.
• Ondas fijas en un material en movimiento: Se producen cuando un objeto se mueve más rápido que el sonido en relación con el material. Aquí, es como si tú estuvieras "montado" en la onda y vieras el material moverse. Un ejemplo es el viento solar cuando choca con la Tierra, o un avión volando a velocidad supersónica.

Aunque parezcan diferentes, la única distinción es desde dónde las observas. A veces, para estudiar una onda de choque, los científicos imaginan que están "montados" en el objeto que la produce, aunque no sea posible en la realidad.

Ejemplos de ondas de choque en la vida real

• Sonidos fuertes: Las ondas de choque pueden ser responsables de mover objetos y causar daños.
• Aviones supersónicos: Cuando un avión vuela a una velocidad cercana o superior a la del sonido, crea ondas de choque. Esto ocurre incluso si el avión no va a velocidad supersónica completa, porque el aire sobre sus alas puede acelerar y superar la velocidad del sonido localmente.
• Meteoritos: Cuando los meteoritos entran en la atmósfera de la Tierra, producen ondas de choque. El aumento de temperatura causado por estas ondas es lo que hace que veamos los meteoros como "estrellas fugaces".
• Truenos: El aire alrededor de un rayo se calienta muchísimo y muy rápido. Este calentamiento crea ondas de choque que producen el sonido del trueno. Es como una serie de pequeñas explosiones a lo largo del camino del rayo.
• En el espacio: En el espacio entre las estrellas, las ondas de choque pueden ser causadas por explosiones de estrellas muy grandes (supernovas) o por nubes de gas y polvo que son atravesadas por objetos en movimiento. Se pueden observar gracias a los Rayos X.
• Límites de la magnetosfera terrestre: La magnetosfera de la Tierra (una especie de escudo magnético) tiene límites donde las partículas del viento solar (partículas que vienen del Sol) se frenan de repente. Como estas partículas viajan muy rápido, se forman ondas de choque en esa frontera.
• Propulsores de cohetes: Si los propulsores de los cohetes no están bien diseñados, pueden aparecer ondas de choque que podrían dañar el cohete. Por eso, deben ser controladas.

Usos de las ondas de choque en la medicina

Las ondas de choque se han usado mucho en la medicina para romper cálculos renales (piedras en los riñones), en la vejiga o en otras partes del cuerpo. Esta técnica se llama litotricia.

Más tarde, se empezó a usar la terapia por ondas de choque para tratar problemas en los músculos y huesos, como inflamaciones o calcificaciones.

Algunos de los efectos que tienen las ondas de choque en el cuerpo son:

• Alivio del dolor: Pueden ayudar a reducir el dolor.
• Efecto antiinflamatorio: Ayudan a disminuir la inflamación.
• Aumento temporal del flujo sanguíneo: Hacen que llegue más sangre a la zona tratada por un tiempo.
• Ayuda a la formación de vasos sanguíneos: Pueden estimular la creación de nuevos vasos sanguíneos.
• Fragmentación de depósitos de calcio: Rompen los depósitos de calcio gracias a su efecto mecánico.
• Formación de hueso nuevo: Estimulan la creación de nuevo tejido óseo.

Gracias a estos efectos, las ondas de choque se usan para tratar tendinitis crónicas, problemas en los huesos, y otras afecciones.

Actualmente, también se usan en la medicina estética para mejorar la apariencia de la piel, haciendo que esté más elástica y con mejor tono muscular. Las ondas de choque aumentan el flujo de sangre en la zona tratada, lo que ayuda a mejorar la circulación.

Galería de imágenes

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  Fotografía Schlieren de una onda de choque que viaja junto al morro de un objeto supersónico.

Véase también

En inglés: Shock wave Facts for Kids