Practica Ondas estacionarias en una cuerda
Páginas: 10 (2447 palabras)
Publicado: 21 de noviembre de 2014
PRÁCTICA NO. 6.
ONDAS ESTACIONARIAS EN CUERDAS
Didier Farith Charry Nuñez – Sebastian Antonio Palacios – María Fernanda Quiñonez Patiño
Universidad del Cauca
Facultad de Ciencias Exactas, Naturales y de la Educación
Ingeniería Física
Departamento de Física
Laboratorio de Vibraciones y Ondas
Popayán, Cauca, Colombia
Abstract: en esta práctica de laboratorio el objetivoprincipal es estudiar el comportamiento de las ondas en una cuerda, para determinar variables como la velocidad de propagación de onda y analizar las ondas obtenidas modificando parámetros como tensión, longitud, frecuencia. Para esto se utilizó un montaje con una cuerda, un vibrador mecánico, un estroboscopio, una polea utilizada como soporte para permitir el desplazamiento d la cuerda y cuerpos dedistinta masa.
Keywords: ondas estacionarias, frecuencia de oscilación, superposición, nodo, modo, longitud de onda, velocidad de propagación, densidad lineal.
1. INTRODUCCIÓN
Los fenómenos ondulatorios en la naturaleza han sido investigados durante siglos, es el caso de la naturaleza ondulatoria de la luz. La luz había sido descrita por Isaac Newton en el siglo XVII por medio deuna teoría corpuscular. Posteriormente el físico inglés Thomas Young, contrastó las teorías de Newton, en el siglo XVIII, y estableció las bases científicas que sustentan las teorías sobre las ondas. A finales del siglo XIX, en el auge de la segunda revolución industrial, Melde reconoció el fenómeno de interferencia de las ondas y la formación de las ondas estacionarias.
El experimento de Meldesobre la ondas estacionarias producidas en un cable tenso unido a un pulsador eléctrico, pudo demostrar que las ondas mecánicas experimentan fenómenos de interferencia, es decir ondas mecánicas viajando en sentido contrario forman puntos inmóviles denominados nodos. Estas ondas fueron denominadas estacionarias por Melde ya que la posición de los nodos y los vientres permanecen estáticos.
Mástarde, en el siglo XIX, el físico inglés James Clerk Maxwell, en sus estudios de la naturaleza ondulatoria de la luz, pudo expresar en un lenguaje matemático las ondas y el espectro electromagnético.
2. MARCO TERICO
Una onda es una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, que se propaga a través del espaciotransportando energía. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal o el espacio ultra alto vacío.
En función del medio en el que se propaga una onda, puede ser mecánica; la cual necesita de un medio para propagarse, electromagnética que se propaga por el espacio, o gravitacional que en sí misma es una alteración del espacio-tiempo.
Una onda estacionaria esel resultado de la superposición o interferencia de dos movimientos ondulatorios armónicos de igual amplitud y frecuencia que se propagan en sentidos opuestos a través de un medio. Para este caso se toma como ejemplo una onda transversal que se propaga en una cuerda sujeta por sus extremos en el sentido de izquierda a derecha, esta onda incide sobre el extremo derecho y se produce una ondareflejada que se propaga de derecha a izquierda. La onda reflejada tiene una diferencia de desfase de radianes respecto a la incidente. La superposición de las dos ondas incidente y reflejada da lugar a ondas estacionarias.
No todas las ondas son posibles, ya que aquellas que no tengan un nodo en los extremos están prohibidas, para lo cual existe una restricción física o también llamada condición decontorno que dice que la longitud de la cuerda tiene que ser un múltiplo entero de una semilongitud de onda:
L = = n (1)
Donde L es la longitud de la cuerda, λ es longitud de onda, n es el número de modos de vibración, v es la velocidad de propagación de la onda y f es la frecuencia.
La longitud de onda es la distancia mínima entre dos puntos cuales quiera sobre una onda que se...
PRÁCTICA NO. 6.
ONDAS ESTACIONARIAS EN CUERDAS
Didier Farith Charry Nuñez – Sebastian Antonio Palacios – María Fernanda Quiñonez Patiño
Universidad del Cauca
Facultad de Ciencias Exactas, Naturales y de la Educación
Ingeniería Física
Departamento de Física
Laboratorio de Vibraciones y Ondas
Popayán, Cauca, Colombia
Abstract: en esta práctica de laboratorio el objetivoprincipal es estudiar el comportamiento de las ondas en una cuerda, para determinar variables como la velocidad de propagación de onda y analizar las ondas obtenidas modificando parámetros como tensión, longitud, frecuencia. Para esto se utilizó un montaje con una cuerda, un vibrador mecánico, un estroboscopio, una polea utilizada como soporte para permitir el desplazamiento d la cuerda y cuerpos dedistinta masa.
Keywords: ondas estacionarias, frecuencia de oscilación, superposición, nodo, modo, longitud de onda, velocidad de propagación, densidad lineal.
1. INTRODUCCIÓN
Los fenómenos ondulatorios en la naturaleza han sido investigados durante siglos, es el caso de la naturaleza ondulatoria de la luz. La luz había sido descrita por Isaac Newton en el siglo XVII por medio deuna teoría corpuscular. Posteriormente el físico inglés Thomas Young, contrastó las teorías de Newton, en el siglo XVIII, y estableció las bases científicas que sustentan las teorías sobre las ondas. A finales del siglo XIX, en el auge de la segunda revolución industrial, Melde reconoció el fenómeno de interferencia de las ondas y la formación de las ondas estacionarias.
El experimento de Meldesobre la ondas estacionarias producidas en un cable tenso unido a un pulsador eléctrico, pudo demostrar que las ondas mecánicas experimentan fenómenos de interferencia, es decir ondas mecánicas viajando en sentido contrario forman puntos inmóviles denominados nodos. Estas ondas fueron denominadas estacionarias por Melde ya que la posición de los nodos y los vientres permanecen estáticos.
Mástarde, en el siglo XIX, el físico inglés James Clerk Maxwell, en sus estudios de la naturaleza ondulatoria de la luz, pudo expresar en un lenguaje matemático las ondas y el espectro electromagnético.
2. MARCO TERICO
Una onda es una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, que se propaga a través del espaciotransportando energía. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal o el espacio ultra alto vacío.
En función del medio en el que se propaga una onda, puede ser mecánica; la cual necesita de un medio para propagarse, electromagnética que se propaga por el espacio, o gravitacional que en sí misma es una alteración del espacio-tiempo.
Una onda estacionaria esel resultado de la superposición o interferencia de dos movimientos ondulatorios armónicos de igual amplitud y frecuencia que se propagan en sentidos opuestos a través de un medio. Para este caso se toma como ejemplo una onda transversal que se propaga en una cuerda sujeta por sus extremos en el sentido de izquierda a derecha, esta onda incide sobre el extremo derecho y se produce una ondareflejada que se propaga de derecha a izquierda. La onda reflejada tiene una diferencia de desfase de radianes respecto a la incidente. La superposición de las dos ondas incidente y reflejada da lugar a ondas estacionarias.
No todas las ondas son posibles, ya que aquellas que no tengan un nodo en los extremos están prohibidas, para lo cual existe una restricción física o también llamada condición decontorno que dice que la longitud de la cuerda tiene que ser un múltiplo entero de una semilongitud de onda:
L = = n (1)
Donde L es la longitud de la cuerda, λ es longitud de onda, n es el número de modos de vibración, v es la velocidad de propagación de la onda y f es la frecuencia.
La longitud de onda es la distancia mínima entre dos puntos cuales quiera sobre una onda que se...
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