Experimento de fisica (efectos resonantes)

EFECTOS RESONANTES

1. OBJETIVOS

* Estudiar diversos casos de superposición de dos ondas armónicas.

* Entender diferentes fenómenos que se producen: interferencia constructiva y destructiva, batidos y ondas estacionarias.

* Conocer las ondas estacionarias que se producen en cuerdas, columnas gaseosas, varillas y placas vibrantes

2. MATERIALES

* Programagenerador de ondas RHINORES POLYPHONIC
* Altoparlante potenciado
* 1m2 de placa metálica o cartón corrugado
* Arroz o arena fina

3. MARCO TEORICO

DESCRIPCION

Cuando dos ondas se encuentran en un punto o una región del espacio, el resultado es una nueva onda cuya perturbación es la suma de las perturbaciones de las dos ondas originales. A continuación consideramos lasuperposición e interferencia de ondas armónicas. Se denomina interferencia al resultado de la superposición de dos o más ondas armónicas.

BATIDOS

Este fenómeno es un caso particular de interferencia. Cuando dos trenes de ondas de igual amplitud pero frecuencias ligeramente diferentes coinciden en el espacio, dan lugar a una vibración cuya amplitud varía con el tiempo. Si se trata de ondas sonoras,estas variaciones de amplitud se percibirán como variaciones de sonoridad, o lo que es lo mismo, aumentos o disminuciones periódicas de intensidad, que se denominan batidos o pulsaciones.

ONDAS ESTACIONARIAS

Este fenómeno es un caso particular de interferencia. Se produce cuando una onda llega a una superficie y se refleja totalmente.



Existen varios tipos de ondasestacionarias: podemos diferenciar fácilmente aquellas que se producen al pulsar una cuerda tensa (como se hace en un piano) de las que se producen al excitar por uno de sus extremos una columna gaseosa (como ocurre en los instrumentos musicales de viento)

Origen de las ondas estacionarias en una cuerda

Una onda estacionaria se puede considerar como la interferencia de dos movimientos ondulatoriosarmónicos de la misma amplitud y longitud de onda: una incidente que se propaga de izquierda a derecha y otra que se propaga de derecha a izquierda. La onda estacionaria resultante no es una onda de propagación.

Modos de vibración de una cuerda sujeta por ambos extremos

Las ondas estacionarias no son ondas de propagación sino los distintos modos de vibración de la cuerda. A continuación sevisualizarán los modos de vibración de una cuerda bajo tensión, simulando una experiencia de laboratorio: Una cuerda horizontal está sujeta por uno de sus extremos, del otro extremo cuelga un platillo en el que se ponen pesas. Una aguja está pegada al centro de la membrana de un altavoz y por el otro extremo está sujeta a la cuerda. Cuando se conecta el generador de ondas al altavoz la aguja vibra. Setrata de un sistema oscilante, la cuerda, y la fuerza oscilante proporcionada por la aguja. Cuando la frecuencia de la fuerza oscilante que marca el generador coincide con alguno de los modos de vibración de la cuerda, la amplitud de su vibración se incrementa notablemente (una situación de resonancia). La experiencia simulada, difiere de la experiencia de laboratorio, en que no se modifica latensión T de la cuerda sino la velocidad v de propagación de las ondas. La relación entre una y otra magnitud viene dada por la expresión: v = (T/l)1/2, siendo l la densidad lineal de masa de la cuerda. En la experiencia de laboratorio que se simula, la cuerda tiene una unidad de longitud y las frecuencias de los distintos modos de vibración son, por tanto, v/2, v, 3v/2, 2v, ...Siendo v la velocidadde propagación de las ondas en la cuerda.

Ondas estacionarias en tubos abiertos o cerrados

Las siguientes leyes relativas a la frecuencia del sonido en un tubo:

* La frecuencia del sonido en un tubo es directamente proporcional a la velocidad v del sonido en el gas que contiene el tubo.
* La frecuencia del sonido en un tubo es inversamente proporcional a la longitud L del...