MARCO TEORICO.Observar y estudiar ondas estacionarias producidas en una cuerda vibrante

MARCO TEORICO

Objetivos:

Observar y estudiar ondas estacionarias producidas en una cuerda vibrante.

Hallar con los datos experimentales y con la ecuación de la recta la frecuencia del vibrador.

Materiales:

Vibrador eléctrico

Soporte universal y polea

Regla métrica de madera

Cuerda

Prensa

Prensa porta- polea

Sujetador

Juego de pesas con sus platillos

ONDAS ESTACIONARIAS

Definición:

Cuando en un medio como una cuerda o un resorte, se genera una oscilación en uno de sus extremos, comienza a propagarse una onda. Al llegar al otro extremo del medio, la onda sufre una reflexión y viaja en sentido contrario por el mismo medio. De esta forma en el medio se tienen dos ondas de iguales características que se propagan en sentido contrario, lo cual da origen a una onda estacionaria.

La onda estacionaria recibe su nombre del hecho que parece como si no se moviera en el espacio. De hecho cada punto del medio tiene su propio valor de amplitud. Algunos puntos tienen amplitud máxima, son llamados antinodos, y otros puntos tienen amplitud igual a cero y son llamados nodos. Los nodos se distinguen muy bien porque son puntos que no oscilan.

La distancia entre dos nodos vecinos es igual a media longitud de onda, por lo cual la medición de la distancia entre nodos permite determinar la longitud de la onda.

Onda Estacionaria.

Velocidad de una Onda

(1)

Donde d es la distancia que se recorre en un tiempo t, se puede determinar una expresión para la velocidad de la onda. Por definición, el período T de una onda es el tiempo en el que se transmite una oscilación completa. Por lo tanto, la velocidad de la onda será:

(2)

El período T está relacionado con la frecuencia de la onda de acuerdo con la siguiente ecuación:

(3)

Sustituyendo esta expresión en la ecuación (2), obtenemos que la velocidad de la onda es:

v = f (4)

Densidad lineal:

La velocidad también se puede hallar según:

Donde F es la fuerza de tensión de la cuerda, la cual es igual al peso (en Newton)

Reemplazando la ecuación 4 en , tenemos:

F= ρf2 2

PROCEDIMIENTO

Medimos la masa de la cuerda (mc).

mc=5×〖10〗^(-4) kg

Medimos la longitud de la cuerda (L) y calculamos la ρ(densidad lineal de masa).

L=2,5 m

Donde: ρ=m_c/L

ρ = (5×〖10〗^(-4) kg)/(2,5 m)

ρ = 2×〖10〗^(-4)

Preparamos un sistema como se indica en la figura.

Realizamos la práctica produciendo ondas transversales estacionarias que contengan ciertos números de crestas (no se cuenta la onda que esta próxima al vibrador del sistema) de tal manera que podamos completar el cuadro, para lo cual colocamos

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