231142572 INFORME DE LABORATORIO CUERDAS VIBRANTES

PROLOGO
El presente informe de física lleva por título cuerdas vibrantes, en el cual trataremos el tema de ondas estacionarias
En este laboratorio se analiza el comportamiento de una onda estacionaria en un modelo real de laboratorio donde se nota la relación entre la frecuencia y la tensión, la velocidad de la onda y la tensión, la longitud de la cuerda y la frecuencia; además de otros aspectosimportantes en el estudio del movimiento de una onda que nos ayudaron a comprender mejor fenómenos cotidianos asociados con dicho tema como lo son el análisis de la importancia de las cuerdas en los instrumentos musicales, el eco, entre otras.

ÍNDICE
I. OBJETIVOS
II. MATERIALES
III. FUNDAMENTO TEORICO
IV. REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA
V. HOJA DE DATOS
VI. CALCULOS Y RESULTADOS
VII.OBSERVACIONES
VIII. CONCLUSIONES
IX. BIBLIOGRAFIA









I. OBJETIVOS
Estudiar experimentalmente la relación entre la frecuencia, tensión, densidad lineal y “longitud de onda” de una onda estacionaria tensa.
Determinar gráficamente los puntos donde se encuentra mayor energía potencial y cinética en la cuerda.
Otro objetivo del experimento es encontrar la velocidad de propagación de una onda en la cuerda,para diferentes tensiones.













II. MATERIALES

Un vibrador
Una fuente de corriente continua
Un vasito plástico
Una polea incorporada en una prensa
Una regla graduada de 1 metro
Una cuerda

















III. FUNDAMENTO TEORICO
En este experimento solo nos ocupamos de ondas transversales, en una cuerda tensa las cuales son observables directamente.
Veamos brevemente desde el punto devista cinemático: Si el extremo izquierdo 0 de la cuerda (figura 0) vibra senoidalmente con una frecuencia f vibraciones por segundo en la dirección Y, entonces . En le punto B la onda (la cuerda) se encuentra fija.





Un punto cualquiera que esté a una distancia x del origen O, vibrara transversalmente en la dirección Y, según la ecuación es decir su deflexión según el eje Y es función dedos variables: tiempo (t) y posición(x), siendo v la velocidad con la que la onda viaja a lo largo del eje X.
Teniendo en cuenta las ecuaciones

Donde F es la fuerza aplicada a la cuerda y u es la densidad lineal (masa/longitud) y la ecuación entre λ y f en una onda.

Se obtiene
Que, como se aprecia, relaciona f, λ, F y u
Cuando la ondallega al extremo derecho de la cuerda, se refleja y vuelve a la izquierda.
La ecuación de la onda reflejada hacia la izquierda es .
Hemos supuesto que no hay perdida de energía mecánica por eso la amplitud A es la misma.
.
De esta ecuación vemos inmediatamente que la frecuencia de la onda resultante es la misma f. Vemos también que la amplitud) para una longitud λ dada) es función de laposición x del punto. Por consiguiente: habrán puntos que oscilaran con una amplitud máxima 2A (vientres o antinodos) cuando:

(Observe que para tal x la amplitud depende de ; y habrán puntos cuya amplitud será cero (nodos) cuando:

De las ecuaciones (5) y (6) se obtiene que la distancia entre dos antinodos vecinos, o entre dos nodos vecinos (6), es la misma e igual a media longitud de onda.


El análisisque se ha hecho para un caso ideal se cumple con bastante aproximación para el presente experimento.
La ecuación (3) puede ser transformada empleando el hecho evidente de que cuando en una cuerda se ha establecido una onda “estacionaria”, se tiene siempre un numero entero n de semi-longitudes de onda entre sus nodos, o sea , donde es distancia entre los nodos extremos.
Entonces, reemplazandoen la ecuación (3) se tendrá

De donde se ve que una cuerda en estado estacionario puede vibrar con cualquiera de sus n frecuencias naturales de vibración (f1, f2, f3,…..fn).
















IV. REPRESENTACION ESQUEMATICA

1. Disponga el equipo sobre la mesa como indica la figura










2. Ponga una masa en el vasito, haga funcionar el vibrador, varié...