Lab Fisica3


Introducción

En esta experiencia de laboratorio analizaremos ondas estacionarias en cuerdas.
Las ondas estacionarias son aquellas ondas en las cuales, ciertos puntos de la onda llamados nodos, permanecen inmóviles.
Una onda estacionaria se forma por la interferencia de dos ondas de la misma naturaleza con igual amplitud, longitud de onda (o frecuencia) que avanzan en sentido opuesto a travésde un medio.
Se producen cuando interfieren dos movimientos ondulatorios con la misma frecuencia, amplitud pero con diferente sentido, a lo largo de una línea con una diferencia de fase de media longitud de onda.
También a través podremos ver los segmentos que dan formación a los nodos y antinodos, esto ocurre agregándole masa al sistema que se tiene. Se analizan los diversos parámetros queintervienen en la aparición de ondas estacionarias en la cuerda como son la frecuencia de excitación f, la densidad lineal de masa de la cuerda, la tensión aplicada T y la longitud L de la cuerda. Todos estos parámetros tendrán un valor fijo en la experiencia, dejando como único parámetro variable la tensión o fuerza aplicada T.

Objetivos :Estudiar la relación entre la tensión y la longitud de una cuerda vibrante.
Determinar la frecuencia natural de vibración de una cuerda estirada.


Análisis indagatorio
1. ¿Qué es una onda mecánica ?
R/.es una perturbación que se propaga a través de un medio elástico y transporta energía sin un transporte neto de materia. Todas las ondas mecánicas requieren:
• Alguna fuente que cree la perturbación.
• Unmedio en el que se propague la perturbación.
• Algún medio físico a través del cual elementos del medio puedan influir uno al otro.

2. ¿Qué es una onda estacionaria?
R/. Las ondas estacionarias son aquellas ondas en las cuales, ciertos puntos de la onda llamados nodos, permanecen inmóviles.
Una onda estacionaria se forma por la interferencia de dos ondas de la misma naturaleza con igualamplitud, longitud de onda (o frecuencia) que avanzan en sentido opuesto a través de un medio.

3. ¿Qué variables intervienen en el movimiento de una onda estacionaria en una cuerda?
R/. Las variables que intervienen en una onda estacionaria en una cuerda son la La longitud de la cuerda, la tensión aplicada, frecuencia y la velocidad de propagación.


Materiales
Vibrador eléctrico.
Soporte universal,varillas y pinzas para sujetar el vibrador.
Cuerdas:
Balanza.
Regla de 1 metro.
Poleas.
Arena.
Portapesos(vasija).


Exploración
1. Mida la longitud de un pedazo de cuerda y su masa con la mayor precisión posible.
2. Fije uno de los extremos de la cuerda a la armadura del vibrador. Pese la cuerda sobre la polea y amarre el portapesos, de manera que cuelgue en el otro extremo. La polea puede sercolocada, aproximadamente, a u metro de distancia del vibrador.
3. Conecte el vibrador directamente a 110 voltios, 60 ciclos. Incremente la tensión e n la cuerda agregando arena hasta que la cuerda vibre en 12 segmentos. Ajuste la tensión agregando o removiendo arena hasta que los antinodos se formen con un ancho máximo. A veces no se puede obtener la amplitud con la arena suministrada, entonces sepuede ajustar la distancia entre el vibrador y la polea moviendo la polea hasta obtener la amplitud máxima.
4. Mida la distancia desde el punto donde la cuerda vibra en dos segmentos este nodo más alto del vibrador. Cuando la cuerda vibra en dos segmentos este nodo es el único en el medio de la cuerda vibrante. Una manera de obtener mayor precisión en la medida es deslizando los dedos y tomar conlas uñas el segmento vibrante, una vez hecho esto se apaga el vibrados y se mide el segmento de la cuerda.
5. Repita el paso 4 disminuyendo la tensión (removiendo arena) hasta que la cuerda vibre un total de 4, 5, 6, 7 , 8 segmentos. En cada caso, ajuste la tensión para producir antinodos de máxima amplitud. Para esto ajuste la distancia del vibrador a la polea como se describe en el paso 3....