Análisis experimental de ondas estacionarias

Análisis experimental de Ondas estacionarias
Experimental analysis of standing waves





Resumen

Este análisis experimental muestra los resultados de observar el fenómeno que se produce a lo largo de una cuerda tensionada que se hace vibrar mediante un mecanismo eléctrico generador de frecuencias. De esta manera, se realiza la comprobación de la relación entre la velocidad de onda yla tensión de la cuerda FT , así como también la velocidad de propagación de la onda hallando su longitud de onda y frecuencia. Además de observar las relaciones entre la longitud de onda y el número de nodos y antinodos (vientres) que se producen al variar la frecuencia. Se demuestra las funciones matemáticas calculadas a través de la práctica para contrastarlo con la fundamentación teórica,trazando como objetivo principal hallar la relación entre la longitud de onda generada y el número de vientres producidos.


Palabras Claves

Onda estacionaria, nodos, antinodos, longitud de onda, frecuencia.


Abstract

This experimental analysis shows results observing the phenomenon that occurs along a string that is under a tension is vibrated by frequency generator electrical mechanism.Thus, the check is made of the relationship between the wave speed and tension of the rope FT , as well as the speed of wave propagation finding their wavelength and frequency. Furthermore, observing the relationship between the wavelength and the number of nodes and antinodes are produced by varying the frequency. It’s proved the mathematical functions calculated through practice to contrast withthe theoretical, establishing main objective of the relationship between the wavelength and the number of generated antinodes.


Keywords

Standing Wave, nodes, antinodes, wavelength, frequency.


1. Introducción

Una de las características de las ondas es que su velocidad de propagación es independiente del movimiento de la fuente que lo produce, y por tanto, depende únicamente de laspropiedades del medio por el cual se propagan. Cuando este medio es una cuerda, se debe tener en cuenta su propiedad de densidad lineal cuyo valor es obtenido por otras propiedades que son su masa y su longitud. Por tanto, se ha determinado que la velocidad de propagación de la onda se puede calcular con la raíz cuadrada de la razón entre la magnitud de la tensión y la densidad lineal de lacuerda; sin embargo, también se ha determinado que esta velocidad de propagación se puede hallar mediante el producto de la longitud de onda y su frecuencia. Un aspecto importante a tener en cuenta en este análisis, es la relación entre la longitud de onda y el número de antinodos (o vientres) que se generan al variar la frecuencia con que se producen las ondas en una cuerda.


2. Metodología

Ellaboratorio se realiza mediante la observación y análisis del montaje de un sistema compuesto por un generador de frecuencia eléctrico que produce vibración en una cuerda, creando ondas estacionarias, y una masa que cuelga del otro extremo de la cuerda mediante una polea, produciendo la tensión en la cuerda, fijando la longitud de la cuerda en 90 cm; se calibra el mecanismo eléctrico a diferentesfrecuencias.


Figura 1. Montaje de la cuerda, masa y generador de frecuencia.

Para realizar la observación de la longitud y cantidad de antinodos (o vientres) de la onda producida, se varía la frecuencia en el generador eléctrico teniendo en cuenta los diferentes pesos que se colocan en el otro extremo de la cuerda para calcular su tensión. Se realizan los cálculos necesarios paradeterminar las relaciones tanto prácticas como teóricas.

La cuerda que se empleó para realizar la práctica tenía una longitud total de 290 cm y su peso total era de 12,83 g.


3. Desarrollo experimental

Para cumplir con el objetivo definido para esta práctica de laboratorio, se analizó el número de vientres que se producen en la cuerda al variar la masa que pende del extremo derecho, según la...