Ondas de agua

Ondas en agua

Construcción y uso de una cubeta para el estudio de ondas

La figura ilustra como construir una cubeta para demostraciones experimentales grupales sobre ondas superficiales en agua. La misma cubeta será de utilidad en experimentos sobre fluidos, electricidad, etc.

Materiales: Trozos de vidrio simple para ventana, trocitos de madera, elásticos, alambre, motorcito a pilas,tornillos, etc. Proyector para diapositivas, telón.

Herramientas: Silicona para sellar,

Accesorios y experimentos realizables con la cubeta en el estudio de las ondas superficiales en agua..

1) Playeras: para reducir las reflexiones de las ondas sobre las paredes de la cubeta es necesario poner en su contorno una malla fina que absorba las ondas que llegan a ella.

2) Barrera recta: Parael estudio de la reflexión en “espejos planos”. Cualquier objeto lineal (aluminio, acrílico, vidrio, etc.) de mayor densidad que el agua y que por lo tanto no flote será útil. Las figuras siguientes ilustran las observaciones que pueden realizarse con tal barrera.

Observación: Al generar en el punto O un frente de onda circular este se reflejará en la barrera recta (B) produciendo otro frentede onda circular que se abrirá como si hubiese sido generado en el punto I. Obsérvese también que las distancias de O y de I a la barrera B son iguales. Si se considera un pequeño segmento del frente de onda circular y seguimos su camino se verá que los ángulos i (de incidencia) y r (de reflexión) son iguales. Esta es una ley física que conocemos como ley de reflexión: ( i = ( r.

Compáreseesta situación con lo que le ocurre a la luz.

Podemos observar también la forma en que se refleja sobre barrera un frente de onda recto. El generador lineal puede ser un pedacito de regla de plástico que toque simultáneamente el agua a lo largo de todo su borde

Observación: El frente de onda recto se refleja siguiendo la misma ley general antes señalada: ( i = ( r. Al lado derecho de la figuraanterior se muestra el frente de onda incidente, el reflejado y uno intermedio. Esto se ve claramente en el telón de proyección.

3) Barrera parabólica: Para el estudio de la reflexión en “espejos parabólicos”. Cualquier objeto que no flote en agua y al que se le pueda dar forma parabólica (aluminio, plástico, etc.) servirá. Una manguerita con un alambre en su interior puede ser la mejoropción. Las figuras siguientes ilustran las observaciones que se pueden realizar con esta barrera.

Observación: Es interesante observar que el frente de onda recto se convierte en un frente de onda circular. A la derecha en la figura superior se ha representado este proceso. El pulso recto se dirige hacia la barrera se refleja y se convierte en un frente de onda circular que se reduce a medida que sedirige hacia el foco de la parábola, para abrirse después a partir de dicho punto. Si se identifica bien el foco, se puede realizar la observación que se indica en la figura siguiente.

Observación: Se verifica en esta observación la reversibilidad del camino seguido por las ondas en la reflexión. Si se genera un frente de onda circular en el foco de la barrera parabólica, al reflejarse en ellase convierte en un frente de onda recto que se aleja de la parábola manteniéndose perpendicular al eje de la parábola.

Si la barrera parabólica se invierte, podremos ver lo que ocurre en el caso de las barreras convexas.

Observación: Evidentemente también se verifica en este caso la ley de reflexión. Lo interesante es que ahora incide un frente de onda recto perpendicular al eje de laparábola, y se refleja un frente de onda circular cuyo centro está situado en el foco de la parábola.

4) Simulador de medio para refracción. Para estudiar la refracción basta un trozo de vidrio o acrílico transparente. Para que no se adhiera al fondo de la cubeta conviene pegarle unas gomitas. Es conveniente también que la cubeta este completamente horizontal. El nivel del agua debe ser tal que...