Ondas En Una Cuerda

INFORME DE LABORATORIO: ONDAS EN UNA CUERDA

PRESENTADO A:
Juan Manuel Salvador

UNIVERSIDAD DE LA SABANA
FACULTAD DE INGENIERIA
FISICA III, GRUPO 1
Enero 31, 2011

OBJETIVORealizar un estudio experimental de ondas estacionarias en cuerdas con sus uno de sus extremos fijos y otro en oscilación. Estudio de los modos normales de vibración, frecuencias características. Determinación dela velocidad de las ondas en términos de la tensión y la densidad de la cuerda.MARCO TEÒRICO
Ondas Longitudinales en fluidosLey de Hooke en fluidos (Esfuerzo de Volumen: Presión)Se tiene un fluido (gas o líquido) dentro de un tubo (Figura 1A). En equilibrio todas las porciones del fluido estarán a la presión atmosférica (o a la presión externa de equilibrio). Si se escoge un elemento de lacolumna de fluido de longitud, mientras el sistema esté en equilibrio, tanto la cara izquierda como la derecha de éste (figura 1C) estarán sometidas a iguales fuerzas debido a los efectos de las presiones sobre ellas que ejerce el resto de fluido a izquierda y derecha respectivamente. Si se comprime (o se expande) el fluido, por ejemplo desplazando leve y lentamente un pistón -proceso cuasiestático- deizquierda (derecha) a derecha (izquierda) , aparecerá una compresión (expansión) del elemento . La compresión implicará una pequeña elevación de la presión por encima de la presión de equilibrio y la expansión una pequeña disminución por debajo de la misma. Sin embargo, debido a la forma como se llevo el proceso, el sistema pasa a otro estado instantáneo de equilibrio con una presión  por encimade la de equilibrio, (por debajo de la de equilibrio).En este elemento, la cara ubicada en la posición de equilibrio , se elonga longitudinalmente en una cantidad igual a , y la cara ubicada en la posición de equilibrio se elonga en una cantidad igual a  (figura 1B). La deformación en dirección longitudinal (deformación longitudinal) de la porción de la columna de fluido es igual a . La ley deHooke para deformaciones volumétricas en fluidos, establece que el exceso o defecto en la presión,, (que en el caso de que sea la presión atmosférica, es llamada presión manométrica) es proporcional y opuesta al cociente ,Donde corresponde al módulo de compresibilidad del fluido (se mide en pascales, Pa),el área de la sección transversal del tubo,  es el volumen del elemento de fluido  a lapresión, es el cambio de volumen del mismo cuando se cambia levemente la presión al valor . El signo menos(-) de la expresión se debe a que un aumento en la presión siempre causa una reducción en el volumen y viceversa.Si los esfuerzos de tracción se toman como positivos, los esfuerzos de compresión serán negativos. Con base en esto la presión se define como el esfuerzo normal de compresión, tomado comopositivo (también se le denomina esfuerzo de volumen). Es decir la presión  en la ley de Hooke generalizada hace el papel de un esfuerzo negativo, y por tanto se concluye que es el esfuerzo longitudinal responsable de la deformación longitudinal del elemento de fluido y que el módulo de elasticidad del fluido será su módulo de compresibilidad,Aunque la ley de Hooke explicada en esta sección se aplicó afluidos (gases o líquidos), es también aplicable a los cuerpos en el estado sólido. La diferencia radica en que para pequeños cambios de presión,  se considera constante para sólidos y líquidos, en cambio en los gases dependerá de la presión inicial .Onda Longitudinal propagándose a través de un fluidoCuando una onda longitudinal se propaga a través de un fluido, el centro de masa de cadaelemento  oscilará con aceleración, debido a que las fuerzas aplicadas longitudinalmente que actúan a ambos lados del elemento (ejercidas por las porciones de fluido que están contiguas) ya no son iguales sino opuestas y de magnitud diferente. Aplicando la segunda ley de Newton,se debe reiterar que la aceleración es la del centro de masa del elemento. Como la presión es , se obtiene,Donde corresponde...