Cubeta De Ondas

Cubeta de ondas

Luisa Molanoa*, Julian Chuquizánb, David Castañeda.

aPrimera Ingenieria civil

bSegunda Ingenieria Ambiental

Fecha de realización de la practica 16-09-14 ; Fecha de entrega del informe 23-09-14

Resumen

Un ejemplo típico de movimiento ondulatorio es aquel en el que ocurre una onda cuando se perturba

la superficie del agua, aprovechando este hecho se utiliza un montaje conocido como cubeta de ondas para realizar observaciones y mediciones sobre fenómenos ondulatorios. En esta práctica se observará la generación de pulsos y ondas periódicas en la superficie del agua midiendo su velocidad de propagación y los fenómenos de difracción e interferencia presentados en cada una de ellas.

Palabras claves: Onda, propagación, reflexión, interferencia, difracción.

Abstract

A typical wave motion is one in which a standing wave occurs when someone disturbed a water surface, using this fact we use an assembly known as wave trough for observations and measure-ments of wave phenomena. In this practice we observed a pulse generation and periodic waves in the water surface by measuring the velocity of propagation and diffraction and interference phe-nomena presented in each.

Keywords: Aave, propagation, reflection, interference, diffraction.

1. Marco Teórico.

En un movimiento ondulatorio común se perturba la superficie del agua, en este caso la cubeta de ondas.

Las frecuencias de las ondas incidente, transmitida y reflejada son iguales. Por otra parte la longitud de onda de la onda transmitida, difiere del incidente, en una relación que depende de sus índices de refracción respectivos:

La refracción es el cambio de dirección que experi-menta una onda (Fig 1) al pasar de un medio a otro. Sólo se produce, si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen índices de refracción distintos.

La refracción se origina en el cambio de velocidad que experimenta la onda.

Fig 1. Efecto de refracción.

La reflexión por otro lado es el cambio de dirección de un rayo o una onda (Fig 2) que ocurre en la superficie de separación entre dos medios, de tal forma que re-gresa al medio inicial. Algunos ejemplos comunes son la reflexión de la luz, el sonido y las ondas en el agua.

Fig 2. Efecto de reflexión.

2. Procedimiento experimental

1. Se llena una cubeta con agua hasta que su profundidad sea aproximadamente de ½ y ¾ cm, disponga de luz de la pantalla de tal forma que se obtenga un mayor campo visual de la superficie del agua.

2. Se debe tocar un punto de la superficie del agua con el dedo o la punta de un lápiz observando en la panta-lla un pulso de propagación.

3. Luego se mueve con la mano hacia adelante y hacia atrás un madero recto el cual se encuentra suspendido de los soportes laterales de la cubeta.

4. Se coloca una barrera recta en la cubeta para producir un pulso circular.

5. Se deben producir pulsos rectos de manera que se reflejen en una barrera paralela a ellos, luego se pro-cede a cambiar la orientación para dibujar con la mayor precisión los pulsos incidentes y reflejados midiendo así los ángulos que se forman con la barrera.

6. Se dispone en la cubeta una barrera aproximada-mente parabólica luego se deben generar pulsos rec-tos y observar su modo de reflexión.

7. Se utiliza un madero largo impulsado por un motor el cual lo hará moverse de forma periódica generando ondas rectas que se propagarán en la dirección per-pendicular y con la ayuda de un estroboscopio se procede a medir la longitud de onda y su frecuencia cuya imagen se observa en la superficie.

8. Se colocan dos esferas pequeñas en el vibrados se-paradas 5cm entre si de manera que su comporta-miento sea similar a las fuentes puntuales que oscilan en fase.

9. Finalmente se colocan dos bloques de parafina de manera que entre ellos quede una abertura, luego se procede a observar lo que ocurre cuando se mantiene el tamaño de la abertura o varía su longitud de onda.

Al realizar cada uno de los montajes se obtuvieron diferentes fenómenos que fueron visibles gracias a las ondas producidas por el agua y por tanto por la luz de la lámpara.

Como primera medida al introducir la punta de un lápiz en el agua se observó lo siguiente:

Fig 3. Ondas en el agua producidas por la punta de un lápiz.

En esta imagen se puede ver que el pulso se forma circularmente y su velocidad es igual en todas las direcciones ya que de este pulso sale una onda (ciru-lar) por ende se mantiene igual a menos que tenga un obstáculo lo que este caso sería los bordes de la cubeta de agua.

Posteriormente al mover lentamente el madero recto en la cubeta se vieron las siguientes ondas:

Fig 2. Ondas en el agua producidas por un madero recto.

En este paso los pulsos se generan en forma de una semi elipse y es la misma forma de los frentes de on-da, claro está que no tenemos en cuenta los pequeños saltos del madero producidos por efecto del roza-miento entre el y el vidrio de la cubeta, ignorando eso tenemos que la velocidad de la onda es igual en todas partes.

El siguiente paso a realizar fue producir un pulso circular como se muestra a continuación:

Fig 4. Ondas circulares en

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