Reporte de fisica

“ONDAS ESTACIONARIAS”





INTRODUCCION

Por medio de la siguiente práctica de laboratorio, se pretende observar el fenómeno de la resonancia en una cuerda tensada. También mostrar como varia la tensión de la cuerda en relación al número de modos normales de oscilación que se forman en ella. Una peculiaridad es que estas oscilaciones tienen la misma frecuencia que la de la fuerzaexterna y no la frecuencia natural de la cuerda, sin embargo habrá que resaltar que el comportamiento de la cuerda dependerá de la relación entre las dos frecuencias: la forzada y la normal. Esta situación se denomina de resonancia y el valor de w se llama la frecuencia angular resonante.

OBJETIVOS

Generales:
* Observar el fenómeno de resonancia en una cuerda
* Comprender de mejormanera los conceptos de los elementos del movimiento oscilatorio de una cuerda mediante la experimentación.
Específicos:
* Postular una ecuación empírica para la tensión en función del número de modos normales de oscilación formados por la cuerda.
* Predecir la frecuencia externa de la cuerda y compararla con la medida teórica.

HIPOTESIS

Como ya se mencionó, se debe predecir lafrecuencia externa del sistema y compararla con la frecuencia real. Para predecir la frecuencia se debe empezar por encontrar la ecuación empírica mencionada en “objetivos”. Se puede empezar por realizar un grafico Tensión vs numero de modos, con el fin de linealizar el grafico y encontrar la ecuación con sus incertezas. Una vez encontrada la ecuación, se procede a calcular la frecuencia externa. Ahorabien ¿Está en acuerdo la frecuencia externa calculada por medio de la ecuación empírica con la frecuencia real? Debemos realizar todos estos pasos, y analizar cada uno de ellos para así poder encontrar posibles fuentes de error durante el proceso de la práctica, y poder tener un respaldo a la hora de mostrar los resultados.

MARCO TEORICO

Las ondas estacionarias son aquellas ondas en lascuales, ciertos puntos de la onda llamados nodos, permanecen inmóviles. En este tipo de ondas, las posiciones donde la amplitud es máxima se conocen como antinodos, los cuales se forman en los puntos medios entre dos nodos. Las ondas estacionarias son producto de la interferencia.
Cuando dos ondas de igual amplitud, longitud de onda y velocidad avanzan en sentido opuesto a través de un medio seforman ondas estacionarias.
En los puntos en los que una cresta de la onda incidente coincide con un valle de la reflejada, no existe movimiento; estos puntos se denominan nodos. A mitad de camino entre dos nodos, las dos ondas están en fase, es decir, las crestas coinciden con crestas y los valles con valles; en esos puntos, la amplitud de la onda resultante es dos veces mayor que la de la ondaincidente; por tanto, la cuerda queda dividida por los nodos en secciones de una longitud de onda. Entre los nodos (que no avanzan a través de la cuerda), la cuerda vibra transversalmente.
Nodos: puntos donde se presentan mínimos
Antinodos: Puntos en donde ocurren máximos.
Los extremos de la cuerda deben de ser nodos ya que estos puntos se encuentran fijos. El primer modo de vibración será aquel enel que la longitud de la cuerda sea igual a media longitud de onda L= l/2.
Para el segundo modo de vibración -un nodo en el centro-, la longitud de la cuerda será igual a una longitud de onda, L=l.
Para el tercer modo, L = 3l/2, y así sucesivamente.
Podemos proceder al revés y variar las longitudes de onda, manteniendo la longitud de la cuerda fija, para obtener diferentes modos devibración.
Se producirán nodos para una cuerda de longitud "L" cuando la l de la onda tenga los valores dados por la fórmula estipulada:

No todas las ondas son posibles, ya que aquellas que no tengan un nodo en los extremos están prohibidas. Existe, por tanto, una restricción física (condición de contorno): la longitud de la cuerda tiene que ser un múltiplo entero de una semilongitud de onda:

Como...