Laboratorio Fisica

LABORATORIO DE FÍSICA



Ondas estacionarias en una cuerda




Integrantes: - Paz Zúñiga - Juan Andrés Prado - Paulina Aravena.

Fecha de realización: 26/11/2011 Fecha de entrega: 17/12/2011

Carrera: Ingeniería Civil Industrial. Universidad de Valparaíso

Resumen

Una onda es un fenómeno físico que consiste en la perturbación del medio. En estas ondas se trabajoexperimentalmente con ondas estacionarias, usando un dispositivo productor de vibraciones, una cuerda como medio, y un peso atado a un extremo de la cuerda. Este informe dará cuenta que la tensión y la velocidad de propagación de la onda están relacionadas entre sí.

Introducción

Se llaman ondas mecánicas a un movimiento ondulatorio en un medio deformable. Se originan por el desplazamiento de alguna partedel medio elástico de la posición normal, causando oscilaciones alrededor de una posición de equilibrio. Una característica muy importante de las ondas mecánicas es que estas se desplazan a través del medio, mientras que el medio no se mueve como un todo, sino que las diversas partes oscilan en trayectorias limitadas. La transmisión de energía de la onda se reduce al pasar de una parte de lamateria a la siguiente como energía potencial y cinética, y no por un movimiento de largo alcance de la materia.

El sentido de la propagación de la onda nos definirá si son trasversales o longitudinales. Si los movimientos de la materia portadora son perpendiculares a la propagación de ésta, estamos frente a una onda mecánica transversal. Si los movimientos que transportan la onda son hacia adelantey hacia atrás a lo largo del sentido de la propagación, es entonces una onda longitudinal.

Se puede producir una onda mediante un pulso, y si continuamos pulsando la cuerda se crea un tren de ondas. Además si este movimiento es periódico, se tiene entonces un tren de ondas periódico, en el cual cada partícula tiene un movimiento periódico. El caso más sencillo es la onda armónica simple, quecomunica a cada una de las partículas un movimiento armónico simple.

La superposición de una onda incidente y de una onda reflejada da lugar a una onda estacionaria, es decir, si un tren de ondas incide en un extremo fijo, se genera en dicho punto un tren de ondas idéntico al anterior, pero en sentido opuesto.

En general, cuando un sistema capaz de oscilar está accionado por una serieperiódica de impulsos de frecuencia igual o cercana a una de las frecuencias naturales de oscilación del sistema, este sistema empezará a oscilar con una amplitud relativamente grande; a este fenómeno se le llama resonancia. Una forma de demostrar la resonancia de una cuerda es haciéndola pasar por una polea y conectar su otro extremo a un vibrador, en esta se producen ondas estacionarias, periodicas ytransversales, cuya frecuencia y longitud de onda son iguales a la de la onda incidente y reflejada, por esta razón si se puede medir estos parámetros se podrá calcular la velocidad de la onda incidente y la reflejada que se propagaron por la cuerda.

Para una onda que se propaga en una cuerda se sabe además que la velocidad de propagación depende de la tensión a que es sometida (F) y de ladensidad lineal de masa a través de la relación:

[pic]

Donde μ es igual al cociente entre la masa y la longitud de la cuerda.

Marco teórico

• Ondas estacionarias: son aquellas que se forman por una superposición de dos ondas que viajan en sentido contrario y que tienen misma velocidad, amplitud y longitud de onda.
• Frecuencia de una onda estacionaria: se define como el número deoscilaciones por unidad de tiempo, para el caso de las ondas estacionarias la frecuencia tiene relación directa con la tensión que se ejerce a la cuerda y relación inversa con la longitud de la cuerda y la densidad lineal de masa.
• Velocidad de la onda en una cuerda estacionaria: para un sistema conformado por una cuerda tensionada con una frecuencia f se observa que se debe tener en...