Cuneta de ondas

Cubeta de ondas.

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Objetivos: La práctica consta de dos partes: Parte I: Estudio de la propagación de ondas de superficie en agua. Medida de la velocidad de fase. Verificación de la ley de reflexión. Estudio de la relación de dispersión. Parte II: Estudio de los fenómenos de difracción e interferencia de ondas de superficie en agua. Observación de patrones de interferencia. Verificación dela ley de difracción. Observación del principio de Huygens.
Montaje experimental La cubeta de ondas es una cubeta plana cuyas paredes laterales llevan perfiles de goma para evitar fenómenos de reflexión. Dicha cubeta contiene agua a la que se añaden unas gotas de detergente para disminuir su tensión superficial. Se dispone de un motor conectado a un sistema estroboscópico. La tensión de trabajodel vibrador no debe superar los 12 V de c.c. en ningún caso. Por otra parte, el disco del sistema estroboscópico no se puede calentar en exceso, pues en tal caso se deformaría. Por tanto, dicho disco nunca puede permanecer inmóvil bajo la luz de proyección. El espejo situado debajo de la cubeta permite la proyección de las ondas superficiales en una pantalla. Las crestas de dichas ondas actúancomo lentes convergentes y enfocan la luz de la lámpara en la pantalla, mientras que los valles actúan como lentes divergentes y la dispersan. Así pues, las crestas aparecen como regiones brillantes y los valles como zonas oscuras. La realización de las medidas se hará sustituyendo el espejo y la pantalla por una hoja en blanco situada bajo la cubeta pegada a la mesa. En ella, se proyectarán lasondas superficiales de manera que se podrán trazar y dibujar sobre la misma todos los elementos necesarios para el desarrollo de la práctica. Al medir distancias en el papel (p.ej. entre crestas de onda) hay que tener en cuenta que el foco de luz del sistema estroboscópico con el que se ilumina la cubeta es aproximadamente puntual. Por esta razón las dimensiones de la sombra sobre la que se realizanlas mediciones no son las reales de los objetos en la superficie del agua sino que están ampliadas. Este efecto ya ha sido calibrado: el alumno tiene que multiplicar las medidas hechas sobre la hoja por un factor 0.683 para hallar la medida real. λ = 0.683 λmedida ATENCIÓN: No se debe variar la altura del sistema de iluminación ya que en ese caso esta calibración no sería válida.

Laboratorio deMecánica. Técnicas Experimentales II. Facultad de CC. Físicas. UCM. Curso 06/07.

Cubeta de ondas.

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Método Experimental

Parte I: Estudio de la propagación de ondas de superficie en un agua
Fundamento teórico: Cuando sobre la superficie en reposo de un líquido se ejerce una cierta perturbación, la energía aportada da lugar a la aparición de fenómenos ondulatorios. En nuestro caso laperturbación se realiza mediante un motor que induce oscilaciones en una varilla en cuyo extremo podemos colocar diversos objetos que, al entrar en contacto con la superficie del líquido, le transmiten su movimiento, generando ondas que se propagan por su superficie. Consideraremos dos tipos particulares de ondas superficiales. Las ondas planas se generan por oscilaciones de un objeto recto cuyasdimensiones lineales son grandes comparadas con la longitud de la onda. Las ondas circulares se generan por objetos puntiformes, cuyas dimensiones lineales son muy pequeñas comparadas con la longitud de la onda. En general, todo movimiento ondulatorio puede caracterizarse por dos magnitudes fundamentales: la longitud de onda λ y la frecuencia f , relacionadas a través de la expresión v = λf , (1)donde v expresa la velocidad de propagación de la onda. La generación y propagación de ondas superficiales en líquidos viene gobernada por tres factores: (i) la acción combinada de la gravedad, g, y la tensión superficial, σ , sobre la masa líquida, (ii) la inercia de dicha masa, expresada a través de su densidad, ρ , y (iii) la posible presencia de mecanismos de disipación de la energía, tales...