Experiencia de Melde- movimiento vibratorio

Introducción

El presente trabajo permitirá conocer las ondas producidas en una cuerda vibrante mediante el experimento de Melde, El movimiento vibratorio.
Franz Melde (11 marzo 1832-17 marzo 1901)
Físico alemán muy conocido por un experimento que realizó sobre las ondas estacionarias. El experimento de Mendel se utiliza para determinar el patrón de las ondas estacionarias, medir lavelocidad de una onda además de reconocer el fenómeno de la interferencia de ondas mecánicas.




Objetivos


Investigar las ondas producidas en una cuerda vibrante.
Estudiar la propagación de ondas armónicas transversales en una cuerda tensa y la forma en que se superponen para dar lugar a ondas estacionarias.
Determinar la relación precisa entre la velocidad de la onda, la tensión aplicada ala cuerda y la densidad lineal de la cuerda.





Materiales y Equipos

1 vibrador eléctrico
1 soporte universal y polea
Juego de pesas y porta pesas
1 cuerda delgada
1 regla de madera/metálica
1 balanza digital














Fundamento Teórico

Ondas
Una onda es una perturbación que se propaga desde el punto en que se produjo hacia el medio que rodea ese punto.
Lasondas materiales (todas menos las electromagnéticas) requieren un medio elástico para propagarse.
El medio elástico se deforma y se recupera vibrando al paso de la onda.
Una onda transporta energía y cantidad de movimiento pero no transporta materia: las partículas vibran alrededor de la posición de equilibrio pero no viajan con la perturbación.
Perturbación
La perturbación comunica unaagitación a la primera partícula del medio en que impacta -este es el foco de las ondas- y en esa partícula se inicia la onda.
La perturbación se transmite en todas las direcciones por las que se extiende el medio que rodea al foco con una velocidad constante en todas las direcciones, siempre que el medio sea isótropo ( de iguales características físico- químicas en todas las direcciones ).
Todaslas partículas del medio son alcanzadas con un cierto retraso respecto a la primera y se ponen a vibrar: recuerda la ola de los espectadores en un estadio de fútbol.
Curiosamente, la representación de las distancias de separación de la posición de equilibrio de las partículas al vibrar frente al tiempo dan una función matemática seno que, una vez representada en el papel, tiene forma de onda.Podemos predecir la posición que ocuparán dichas partículas más tarde, aplicando esta función matemática.



Movimiento vibratorio armónico simple
El movimiento de cada partícula respecto a la posición de equilibrio en que estaba antes de llegarle la perturbación.

Tipos de ondas: ondas transversales y ondas longitudinales
En función del tipo de soporte que requieren para su propagación lasondas se clasifican en mecánicas y electromagnéticas. Las mecánicas requieren un medio elástico para propagarse y las electromagnéticas no, se pueden propagar en el vacío.
Si las clasificamos en función de como vibran respecto a la dirección de propagación tenemos las ondas transversales y las longitudinales.

Las ondas transversales
Si las partículas del medio en el que se propaga laperturbación vibran perpendicularmente a la dirección de propagación.
Ondas Transversales estacionarias: Las vibraciones producidas en el vibrador eléctrico perturban la cuerda, formando ondas que viajan hacia la polea donde se reflejan y vuelven a reflejarse en el otro extremo de la cuerda; así continua su movimiento reiteradamente en el tiempo.

Las ondas longitudinales
Si las partículas delmedio en el que se propaga la perturbación vibran en la misma dirección de propagación.



Análisis

En el diagrama de la figura 2 se indican las fuerzas que actúan en los extremos de una pequeña porción de la cuerda, de peso despreciable.





Observe que debido a la curvatura de la cuerda, las dos fuerzas realmente no son directamente opuestas. En el eje x, no hay desplazamiento de la...