Laboratorio De Fisica
Páginas: 6 (1365 palabras)
Publicado: 16 de diciembre de 2012
INTRODUCCIÓN
En esta experiencia analizaremos un fenómeno generado por las ondas conocido como ondas estacionarias, que intuitivamente se define como un movimiento de vaivén, en el cual las partículas del cuerpo oscilan desde su posición de equilibrio en una dirección determinada de manera transversal al movimiento de la onda. Una onda estacionaria se forma por la interferencia de dos ondas dela misma naturaleza con igual amplitud, longitud de onda y frecuencia que avanzan en sentido opuesto a través de un medio. En el presente laboratorio, con base en el concepto y características de este tipo de ondas, llevaremos a cabo las actividades propuestas para encontrar las frecuencias y para generar un determinado número de usos, se tomarán los respectivos datos y nos valdremos de lasfórmulas matemáticas asociadas a la temática de ondas estacionarias para hallar velocidad de la onda, las distintas longitudes de onda.
ONDAS ESTACIONARIAS EN UNA CUERDA
1.- OBJETIVOS:
✓ Estudiar y analizar las características de las ondas estacionarias producidas en una cuerda.
✓ Relacionar la velocidad de la onda, ladensidad lineal de la cuerda, la frecuencia de oscilación(o longitud de onda) y la tensión de la cuerda.
✓ Determinar experimentalmente la frecuencia de vibración de los armónicos de diferentes órdenes.
2.- EQUIPOS Y MATERIALES
✓ 01 Generador de funciones. 12 V. AC. Marca Leybold Didactic GMBH.
✓ 01 Motor de 3V. Marca Leybold Didactic GMBH.
✓ 01 Medidor de frecuencia(multimetro marca Peak Tech 3340 DMM).
✓ 01 Adaptador AC/DC 4123.
✓ 01 Wincha de 5m de longitud.
✓ 01 masa de 50 g.
✓ 10 masas (arandelas) de 7.5 g aproximadamente.
✓ 01 porta pesa de 50 g aproximadamente.
✓ 01 cuerda inextensible de 2 m aproximadamente.
3.- FUNDAMENTO TEORICO
Si una cuerda sometida a cierta tensión F se somete a una vibracióntransversal, perpendicularmente a la misma, la perturbación viaja a lo largo de la cuerda con una velocidad equivalente a:
[pic] (1)
Donde [pic][pic] es la densidad lineal de la cuerda.
Cuando el desplazamiento es periódico, es decir se repite concierta frecuencia ν, se puede una onda transversal que viaja a lo largo de la cuerda Figura N 1
[pic]
Donde:
[pic]
[pic]
[pic][pic]
[pic]
La Relación entre la longitud de la onda [pic] y la velocidad V y la frecuencia [pic] es
[pic] (2)
[pic]
Cuando las ondas están confiadas en el espacio, como en la figura N 2 se producen reflexiones en ambos extremos y, por consiguiente, existen ondas moviéndose en los sentidos que se combinan de acuerdo al principio de superposición. Para Una cuerda determinada,existen ciertas frecuencias para las cuales la superposición de un esquema vibratorio estacionario denominado ONDA ESTACIONARIA. Si ajustamos la tensión en la cuerda podemos conseguir que ambas ondas interfieran de tal manera que se cancelen una con otra, en ciertos puntos (N1,N2,N3……) conocidos como Nodos, donde hay vibración.
[pic]
Ahora bien, en los puntos intermedios las ondas serefuerzan haciendo que la recta vibre con una amplitud máxima. Estos puntos intermedios son los Antinodos o Vientres.
Para ciertas condiciones dadas, los nodos y los Antinodos son puntos fijos en la cuerda, llamándose onda estacionaria. La cuerda podrá vibrar como mínimo con un número distinto de antinodos siempre y cuando se ajuste la tensión a un valor adecuado.
Es fácil que la distancia entredos nodos sucesivos es [pic]/2. Si el número de antinodos es n y L es largo de la cuerda, es evidente que:
[pic] (3)
Sustituyendo la ecuación(3)en la ecuación(2) nos da como resultado la velocidad de la onda.
[pic] (4)
Reemplazando (4) en (1) se tendrá:
[pic] (5)
Donde n= 1,2,3,…………….
Si un extremo de la cuerda es mantenido fijo y el otro extremo atado a un...
En esta experiencia analizaremos un fenómeno generado por las ondas conocido como ondas estacionarias, que intuitivamente se define como un movimiento de vaivén, en el cual las partículas del cuerpo oscilan desde su posición de equilibrio en una dirección determinada de manera transversal al movimiento de la onda. Una onda estacionaria se forma por la interferencia de dos ondas dela misma naturaleza con igual amplitud, longitud de onda y frecuencia que avanzan en sentido opuesto a través de un medio. En el presente laboratorio, con base en el concepto y características de este tipo de ondas, llevaremos a cabo las actividades propuestas para encontrar las frecuencias y para generar un determinado número de usos, se tomarán los respectivos datos y nos valdremos de lasfórmulas matemáticas asociadas a la temática de ondas estacionarias para hallar velocidad de la onda, las distintas longitudes de onda.
ONDAS ESTACIONARIAS EN UNA CUERDA
1.- OBJETIVOS:
✓ Estudiar y analizar las características de las ondas estacionarias producidas en una cuerda.
✓ Relacionar la velocidad de la onda, ladensidad lineal de la cuerda, la frecuencia de oscilación(o longitud de onda) y la tensión de la cuerda.
✓ Determinar experimentalmente la frecuencia de vibración de los armónicos de diferentes órdenes.
2.- EQUIPOS Y MATERIALES
✓ 01 Generador de funciones. 12 V. AC. Marca Leybold Didactic GMBH.
✓ 01 Motor de 3V. Marca Leybold Didactic GMBH.
✓ 01 Medidor de frecuencia(multimetro marca Peak Tech 3340 DMM).
✓ 01 Adaptador AC/DC 4123.
✓ 01 Wincha de 5m de longitud.
✓ 01 masa de 50 g.
✓ 10 masas (arandelas) de 7.5 g aproximadamente.
✓ 01 porta pesa de 50 g aproximadamente.
✓ 01 cuerda inextensible de 2 m aproximadamente.
3.- FUNDAMENTO TEORICO
Si una cuerda sometida a cierta tensión F se somete a una vibracióntransversal, perpendicularmente a la misma, la perturbación viaja a lo largo de la cuerda con una velocidad equivalente a:
[pic] (1)
Donde [pic][pic] es la densidad lineal de la cuerda.
Cuando el desplazamiento es periódico, es decir se repite concierta frecuencia ν, se puede una onda transversal que viaja a lo largo de la cuerda Figura N 1
[pic]
Donde:
[pic]
[pic]
[pic][pic]
[pic]
La Relación entre la longitud de la onda [pic] y la velocidad V y la frecuencia [pic] es
[pic] (2)
[pic]
Cuando las ondas están confiadas en el espacio, como en la figura N 2 se producen reflexiones en ambos extremos y, por consiguiente, existen ondas moviéndose en los sentidos que se combinan de acuerdo al principio de superposición. Para Una cuerda determinada,existen ciertas frecuencias para las cuales la superposición de un esquema vibratorio estacionario denominado ONDA ESTACIONARIA. Si ajustamos la tensión en la cuerda podemos conseguir que ambas ondas interfieran de tal manera que se cancelen una con otra, en ciertos puntos (N1,N2,N3……) conocidos como Nodos, donde hay vibración.
[pic]
Ahora bien, en los puntos intermedios las ondas serefuerzan haciendo que la recta vibre con una amplitud máxima. Estos puntos intermedios son los Antinodos o Vientres.
Para ciertas condiciones dadas, los nodos y los Antinodos son puntos fijos en la cuerda, llamándose onda estacionaria. La cuerda podrá vibrar como mínimo con un número distinto de antinodos siempre y cuando se ajuste la tensión a un valor adecuado.
Es fácil que la distancia entredos nodos sucesivos es [pic]/2. Si el número de antinodos es n y L es largo de la cuerda, es evidente que:
[pic] (3)
Sustituyendo la ecuación(3)en la ecuación(2) nos da como resultado la velocidad de la onda.
[pic] (4)
Reemplazando (4) en (1) se tendrá:
[pic] (5)
Donde n= 1,2,3,…………….
Si un extremo de la cuerda es mantenido fijo y el otro extremo atado a un...
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