Velocidad de grupo para niños
La velocidad de grupo de una onda es la rapidez con la que se mueve la forma general o el "paquete" de una onda a través del espacio. Imagina que una onda es como un tren: la velocidad de grupo sería la velocidad a la que se mueve todo el tren, mientras que la velocidad de fase sería la velocidad a la que se mueve una sola rueda del tren.
Esta velocidad nos dice qué tan rápido viaja la información o la energía que lleva una onda. Es diferente de la velocidad de fase, que es la velocidad de un punto específico de la onda, como la cresta de una ola.
Contenido
¿Cómo se calcula la Velocidad de Grupo?
La velocidad de grupo se calcula usando cómo cambia la frecuencia de una onda con su "número de onda". El número de onda nos dice qué tan "ondulada" es la onda en un espacio determinado.
Relación de Dispersión
La relación entre la frecuencia de una onda y su número de onda se llama relación de dispersión. Esta relación es muy importante porque nos dice si la forma de la onda se mantendrá igual o si se distorsionará a medida que avanza.
- Si la frecuencia y el número de onda están directamente relacionados, la velocidad de grupo es igual a la velocidad de fase. Esto ocurre, por ejemplo, con las ondas de luz cuando viajan en el vacío (el espacio sin materia). En este caso, la forma de la onda no cambia.
- Si no están directamente relacionados, la forma de la onda puede cambiar o "distorsionarse" mientras viaja. A este efecto se le llama dispersión.
¿Por qué es Importante la Velocidad de Grupo?
La dispersión, que ocurre cuando las diferentes partes de una onda viajan a velocidades de fase distintas, es un efecto muy importante en varias tecnologías:
- Fibras ópticas: Cuando las señales de luz viajan por fibra óptica, la dispersión puede hacer que los pulsos de luz se "ensanchen". Esto puede dificultar la lectura de la información, por lo que los ingenieros deben diseñar las fibras para minimizar este efecto.
- Láseres: En el diseño de pulsos cortos de láser, la velocidad de grupo es clave. Si los pulsos se dispersan, pierden su forma y su potencia, lo que es un problema para aplicaciones que necesitan pulsos muy precisos y potentes.
Historia de la Velocidad de Grupo
La idea de que la velocidad de grupo podía ser diferente de la velocidad de fase de una onda fue propuesta por primera vez por William Rowan Hamilton en 1839. El primer estudio detallado sobre este tema fue realizado por John Strutt (también conocido como Lord Rayleigh) en su libro "Teoría del Sonido" en 1877.
Véase también
En inglés: Group velocity Facts for Kids
Enlaces externos
- En esta página en español se aprecia la diferencia entre la velocidad de grupo y la velocidad de fase.
