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LABORATORIO 7
Estudio de ondas

Autores: Carlos García, email bznke81@gmail.com y Marco Linares, email mlinaresr@gmail.com
Departamento de Física, Facultad de Ciencias, Universidad de Santiago de Chile.
Profesora Cecilia Toledo
Licenciatura en Educación de Física y Matemática.
25 de Agosto de 2012

Resumen

En el presente informe presentamos la experiencia desarrollada en ellaboratorio de física en los que se ha estudiado el movimiento ondulatorio. Se han analizado ondas estacionarias, cuerdas vibratorias y columnas de aire . Se determino la rapidez del sonido en el aire a temperatura ambiente (medio del laboratorio en el cual se trabajo) . Ademas …….

Introducción

Una onda es una propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad,presión, campo eléctrico o campo magnético, que se propaga a través del espacio transportando energía. El medio per-turbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal, el espacio o el vacío. Una onda estacionaria es aquella que permanece fija, sin propagarse a través del medio. Este fenómeno puede darse, bien cuando el medio se mueve en sentido opuesto al de propagación de laonda, o bien puede aparece en un medio estático como resultado de la interferencia entre dos ondas que viajan en sentidos opuestos. Al considerar la resultante de los dos movimientos en un mismo gráfico a diferentes tiempos, se obtiene la figura. Generalmente, la cuerda vibra tan rápidamente que el ojo solo percibe una figura en forma de husos separados por puntos que no vibran, los nodos. Nodos, escada uno de los puntos que permanecen fijos en un cuerpo vibrante. En una cuerda vibrante son siempre nodos los extremos, y puede haber varios nodos intermedios y antinodo es cada uno de los puntos de máxima amplitud de una onda estacionaria.

Resumen teórico

Para esta experiencia que trata de ondas tenemos lo siguiente. La figura muestra una cuerda fija en su extremo izquierdo. El extremoderecho se sube y baja en movimiento armónico simple para producir una onda que viaja a la izquierda, la onda reflejada viaja a la derecha. El movimiento resultante cuando las dos ondas se combinan ya no parecen dos ondas que viajan en direcciones opuestas. La cuerda parece subdividirse en segmentos.

El patrón de la onda permanece en la misma posición de la cuerda, y su amplitud fluctúa. Hayciertos puntos llamados nodos que nunca se mueven. A la mitad de camino entre los nodos hay puntos llamados antinodos donde la amplitud del movimiento es máxima. Dado que el patrón no parece estarse moviendo a lo largo de la cuerda, se denomina onda estacionaria.
Para el entendimiento de la experiencia, se presentan las siguientes definiciones:

- Ondas Estacionarias: Son aquellas ondas que seforman por la interferencia de dos ondas de la misma naturaleza e igual amplitud, longitud de onda y frecuencia que avanzan en sentido opuesto en un medio.
- Frecuencia de una Onda Estacionaria: En las ondas estacionarias la frecuencia dependen de un par de factores que son fundamentales, la longitud y la tensión en la cuerda. Se forman nodos en x = 0 y
x = L, sabiendo que la cuerda tiene unalongitud dL. La longitud de la onda esta dada por la ecuación:

donde L es la longitud de la cuerda y n es el modo en el que se encuentra la onda.
Empleamos la relación entre la longitud de onda y la frecuencia con la velocidad de propagación. Para esto empleamos . Con esto sabemos que la frecuencia esta relacionada con la velocidad de propagación y también con la longitud de la onda.

Con estopodemos sustituir la velocidad de onda que depende de su tensión y su coeficiente, dando la siguiente ecuación:

Método experimental
Objetivos

• Caracterizar las ondas estacionarias formadas vibrantes con una cuerda vibrante.
• Determinar la velocidad del sonido en el aire usando un tubo resonancia.
• Emplear una cubeta de ondas para investigar las propiedades de reflexión, difracción e...