ondas


ONDAS EN UN HILO
RESUMEN TEORICO

Se entiende por onda a la propagación de toda clase de perturbaciones en forma de oscilaciones en un medio elástico.
Por lo que dicha propagación consiste en la transmisión que se hace de partícula en partícula en forma oscilatoria a partir de la zona donde realmente se origina la perturbación.
Las ondas se clasifican según diversos criterios:
a.Atendiendo a la relación entre las direcciones de propagación se encuentran las ondas transversales y ondas longitudinales.
b. Atendiendo al tipo de energía que transportan: ondas mecánicas y las ondas electromagnéticas.
Veamos ahora algunos conceptos físicos que se utilizan para caracterizar a las ondas:
La Longitud de Onda (l): es la distancia entre dos puntos idénticos de la onda






ElPeríodo (): es el tiempo que tarda la onda en recorrer un ciclo, es decir en volver a la posición inicial





La Frecuencia (): es la rapidez con la cual la perturbación se repite por sí misma. La frecuencia es la inversa del período:

Cuando un hilo tensado es punteado, vibrara en su modo fundamental en un único antinodo. Las ondas estacionarias se forman si el hilo es forzado a unmúltiplo entero de su frecuencia fundamental. Estas frecuencias altas se llaman armónicos.
En general para un armónico dado, la longitud de onda es:

Donde “ es la longitud del hilo y “” es el numero de antinodos.
La densidad lineal de masa del hilo puede ser medida pesando una cantidad conocida de longitud de hilo. La densidad esta dada por:

La densidad lineal puede ser encontrada estudiandola proporción entre la tensión, frecuencia, longitud del hilo y el número de antinodos. Para llegar a esta relación, la velocidad de onda se expresa de dos maneras:

……. (1)
La velocidad de onda viajando en un hilo también depende de la tensión “” y de la densidad lineal “” del hilo dado por:
………… (2)
Igualando (1) y (2) y resolviendo para una tensión dada, se tiene:

Si la tensión sevaría mientras la longitud y la frecuencia se mantienen, una grafica de la tensión vs. (1/2) dará una línea recta que tendrá una pendiente igual a . Esta pendiente puede utilizarse para calcular la densidad lineal del hilo.
La expresión para la tensión se puede resolver para la frecuencia:

Si la frecuencia se varía mientras la tensión y la longitud permanecen constantes, una grafica de lafrecuencia , frente al número de antinodos , resultara una línea recta. La pendiente de esta línea puede usarse para calcular la densidad lineal del hilo.












Materiales:
Computadora personal
Programa software Data Studio Instalado
Interface Science Workshop 750
Amplificador de potencia (CI- 6552)
Generador de ondas (WA – 9753)
Conjunto de pesas, balanza y soporte universalRegla metálica (σ = ± 0,5 mm)
1,00 m de cuerda (SE – 8050)
Varilla para montar polea (ME – 6838) y abrazadera (ME – 9376)











RESULTADOS:
 Primera actividad:
Como primer paso de calculó la masa de la cuerda empleada que es 4,378 x 10-3 Kg y la longitud de la cuerda empleada que es 0,398 m.
La tabla y la gráfica de datos generada con la función introducir datos es:
Tabla:Tensión vs 1/n2






Gráfica: Tensión vs 1/n2










La pendiente de la gráfica es 25,9 y a partir de este dato se encontró que la densidad lineal experimental de la cuerda empleada es 0,0104 kg/m. Después, dividiendo los valores de la masa y de la longitud de la cuerda empleada (que fueron calculados al inicio) se llegó a determinar que la densidad lineal teórica de lacuerda tiene como valor 0,0110 kg/m.
Finalmente los valores encontrados fueron consignados en:

Tabla (1):

Armónico (n)
1
2
3
4
5
6
7
Masa (Kg)
2,700
0,537
0,357
0,257
0,202
0,128
0,107
Tensión (N)
26,46
7,163
3,189
2,319
1,879
1,254
1,049
Longitud de la cuerda (m)
0,398 m
Frecuencia
62,600 Hz
Densidad lineal (μ) exp.
0,0104 kg/m











...