lab ondas estacionarias transversales

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE FISICA

Laboratorio No.4
Ondas Estacionarias Transversales En Cuerdas

Profesor:
Jader Enrique Guerrero Bermúdez

Presentador por:
Marcos Fernando Carrillo Moreno
Diego Andrés Jerez
Nelson Guio
Grupo J2A Subgrupo D

Bucaramanga, Noviembre 27
Segundo semestre académico de 2015

Introducción
El análisis del movimiento (generadomediante un vibrador) de una cuerda tensa resulta
de gran importancia en nuestro curso de Física III. Comprender como es el movimiento
de la cuerda a ciertas frecuencias bajo circunstancias determinadas y controladas en un
laboratorio nos ayuda a tener un mejor concepto de cómo podemos utilizar mejor los
resultados y darles una mejor aplicación en múltiples campos de nuestra vida.

Marco Teórico

Onda:

Es la propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio. Las ondas se
clasifican en:
Ondas mecánicas: necesitan un medio elástico para desplazarse
Ondas electromagnéticas: se puede propagar por el espacio sin necesidad de un medio,
pueden llegar a propagarse en el vacío
Las principales propiedades de las ondas que las caracterizan son:
1. Amplitud: se puede decir que es laaltura de la onda
2. Frecuencia: corresponde al número de ondas por unidad de tiempo
3. Longitud de onda: distancia existente entre dos crestas denotado por la letra 𝜆
4. Velocidad: rapidez de propagación de una onda


Ondas estacionarias:

Son ondas mecánicas que presentan nodos los cuales son

puntos en la onda y

permanecen inmóviles, estacionarios.
Una onda estacionaria es producida dos ondascon la misma naturaleza, igual
amplitud, frecuencia. Estas ondas avanzan en sentido opuesto a través de un medio.
Las ondas estacionarias están confinadas en un espacio que puede ser una cuerda, tubo
con aire, etc. Contiene antinodos los cuales se mueven y lo hacen con una amplitud de
vibración .El nombre de onda estacionaria es por la aparente no movilidad de los nodos.

Por teoría se tiene que “la formación de ondas estacionarias en una cuerda se debe a la
suma (combinación lineal) de infinitos modos de vibración, llamados modos normales, los

cuales tienen una frecuencia de vibración dada por la siguiente expresión (para un modo
n):

𝑓𝑛 =

𝑛𝑣
2𝐿

Donde v es la velocidad de propagación, normalmente dada por

𝑣=√

𝑇
𝜇

para una

cuerda de densidad 𝜇 y tensión 𝑇
.

La frecuencia más bajapara la que se observan ondas estacionarias en una cuerda de
longitud L es la que corresponde a n = 1 en la ecuación de los nodos (vista
anteriormente), que representa la distancia máxima posible entre dos nodos de una
longitud dada. Ésta se denomina frecuencia fundamental, y cuando la cuerda vibra de
este modo no se presentan nodos intermedios entre sus dos extremos. La siguiente
posibilidad enla ecuación, el caso n = 2, se llama segundo armónico, y presenta un
nodo intermedio.”



Si 𝑥

=𝐿

y

𝜆 = 𝜆𝑛 entonces 𝐿 = 𝑛

𝜆𝑛
2

siendo L la longitud de la cuerda dada

Despejamos 𝜆𝑛 :

𝜆𝑛 =

2𝐿
𝑛

Análisis e interpretación de datos

Para obtener la lambda promedio se hallo la lambda induvidual para cada toma de
datos, esto es para cada longitud y para cada numero de antinodos o vientres,despues se halla el promedio de cada lambda para cada valor de tensión T. La tabla
(se encuentra en el documento de excel adjunto), muestra los datos descritos
anteriormente ademas del cuadrado de cada lambda promedio.
Para hallar la lambda induvidual se usa la siguiente ecuación

𝜆=

2𝐿
𝑛

Donde L es la longitud de la cuerda y n es el número de antinodos; se usó esta expresión
debido a la facilidadde su operación.
El siguiente grafico muestra lambda promedio al cuadrado contra tensión, esta grafica
también puede ser encontrada en el archivo de Excel adjunto.

2,7

𝜆^2 promedio VS Tensión

2,4
2,1

(N)

1,8

Tensión

1,5
1,2
y = 2,0243x + 0,1243
R² = 0,9404

0,9
0,6
0,3
0

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 1,05 1,1 1,15

𝜆^2 promedio...