laboratorio de ondas

INTRODUCCIÓN
En esta experiencia se estudia la aparición de ondas estacionarias en una cuerda tensa sujeta por un extremo en un motor generador de pulsos y extendido hasta otro punto apoyado en una polea y en ella está suspendida una masa (m). Se analizan los diversos parámetros que intervienen en la aparición de ondas estacionarias en la cuerda como son la frecuencia de excitacióno vibración  f, la longitud de la onda(λ), la tensión aplicada (T) y la longitud (L) de la cuerda. Todos estos parámetros tendrán un valor fijo en la experiencia, dejando como único parámetro variable la tensión o fuerza aplicada T,
La perturbación generada por el motor eléctrico es reflejada en forma de ondas y se propaga ahora en sentido opuesto, con lo cual en cada punto de lacuerda se produce la superposición o interferencia de la onda incidente y de la onda reflejada. Bajo ciertas condiciones esta superposición genera un estado de vibración especial de la cuerda, que recibe el nombre de onda estacionaria.
A pesar de lo que su nombre pudiera indicar, las ondas estacionarias no son ondas de propagación sino modos de vibración de la cuerda. En el estado de ondaestacionaria tenemos que cada punto de la cuerda se encuentra vibrando a la misma frecuencia f pero con distinta amplitud, encontrándose una serie de puntos, los nodos, cuya amplitud de vibración es nula, y otra serie de puntos, los vientres, cuya amplitud de oscilación es máxima. Se tiene que la distancia entre dos nodos consecutivos es igual a media longitud de onda /2 de la ondaestacionaria.














1. Objetivo

analizar las ondas estacionarias en una cuerda.
Relacionar la velocidad de la onda, la densidad lineal de la cuerda, la frecuencia de oscilación (ó longitud de onda), y la tensión de la cuerda.
Determinar experimentalmente la frecuencia de vibración variando la tensión.
2. Equipos y materiales a emplear en el experimento.
Ungenerador de funciones de 12V AC marca leybold didactic GMBH.
Un adaptador AC/DC 4123.
Un motor de 3V marca leybold didactic GMBH.
Un multímetro.
Una wincha de 5 m.
Juego de arandelas aproximadamente 10 unidades.
Un Porta masa (arandelas).
Una polea con fijador.
Una cuerda aproximadamente de 2 metros.







3.- Marco Teórico.
Si una cuerda sometida a cierta tensión (T)se somete a una vibración transversal, perpendicular a la misma, la perturbación producida viaja alo largo de la cuerda con una velocidad aproximadamente a:

(a)
Donde µ es la densidad de la cuerda.
Cuando el desplazamiento es periódico, es decir se repite con cierta frecuencia F, se produce una onda transversalque viaja alo largo de la cuerda como se muestra en la figura:








Donde:
V: es la velocidad de la onda. F: es la frecuencia de la onda.
λ: es la longitud de la onda. A: es la amplitud de la onda.
X= x(t) la posición x es una función del tiempo.

Existe una relación entre la longitud de la onda λ, la velocidad V, y lafrecuencia F es:

(b)















Cuando las ondas están confinadas en el espacio, como se muestra en este gráfico se producen reflexiones en ambos extremos y, por consiguiente, existen ondas moviéndose en los sentidos que se combinan de acuerdo al principio de superposición. Para una cuerdadeterminada, existen ciertas frecuencias para las cuales la superposición de una esquema vibratorio estacionario denominado ONDA ESTACIONARIA. Si ajustamos la tensión en la cuerda podemos conseguir que ambas ondas interfieran de tal manera que se anulen una con la otra, en ciertosm puntos ( N1.N2, N3…. ) conocidos como nodos, donde hay vibración.
Representación de los nodos de una onda:...