ONDAS ESTACIONARIAS EN UNA CUERDA

ONDAS ESTACIONARIAS EN UNA CUERDA.[pic 1]

Camilo Oliveros Gaviria(1925227); Juan Daniel Micolta Galeano (1925024); Juan Camilo Perea Possos (1924240); Jorge Antonio Sanchez Tacan(1931690)

Laboratorio de Experimentación física lll

Universidad del Valle, Cali, Colombia.

Fecha de entrega: 22 de diciembre del 2021.

Resumen

El estudio de las ondas estacionarias en una cuerda resulta de gran importancia para caracterizar fenómenos físicos como el sonido en los instrumentos musicales, además de abrir la posibilidad extrapolar las propiedades de este a otros sucesos físicos que involucran desplazamientos ondulatorios en casos donde el medio de desplazamiento de la onda tenga sus extremos fijos. En el presente informe de laboratorio se comprueba de forma experimental la relación teórica existente entre el número de nodos de los diferentes armónicos y las variables físicas que caracterizan a la cuerda como la tensión, la longitud de onda y la densidad lineal de la misma a través de tablas de datos y gráficas, con el objetivo último de estudiar el comportamiento con la variación de las distintas magnitudes físicas. En definitiva, se usan los datos obtenidos experimentalmente para estimar los valores de la frecuencia, la longitud y velocidad de la onda estacionaria.

Palabras clave:  Ondas, oscilaciones, ondas estacionarias, armónicos.

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Metodología experimental.

Dependencia entre el número de nodos y la tensión en la cuerda.  

En primera instancia se estima el valor de las masas con una balanza digital, Se realiza un ajuste en el motor que proporciona la energía, de tal manera que la frecuencia permite obtener el primer armónico fundamental. Para posteriormente contar el número de nodos en la cuerda.

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imágenes 1 y 2. Medición de las masa y posterior montaje experimental

Adicionalmente manteniendo la longitud de la cuerda comenzamos a variar la masa, para obtener una mayor tensión, en nuestro medio de propagación de la onda, que en este caso es la cuerda.

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Imágenes 3 y 4. Montaje experimental y vibración del primer armónico.   

Dependencia entre el número de nodos y la longitud de la cuerda.

Después de localizar la polea doble a 30 cm del motor de vibración, se sujeta a una masa para luego obtener un patrón de ondas estacionarias que corresponde al primer armónico con una frecuencia de 5.1 Hz

En una segunda instancia la frecuencia y la masa se mantienen constantes con el objetivo de identificar principalmente, qué relación tiene la longitud del medio de desplazamiento de la onda con el número de nodos que se presentan al momento de la vibración armónica dentro de nuestro experimento.

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Imagen 5 y 6. Medición de los cambios en la longitud de la cuerda y posterior observación de la vibración.

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Imagen 7. Identificación de nodos y antinodos en una onda estacionaria

Análisis y discusión.

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Para analizar nuestro sistema mejor el primer ítem fue, tomar la longitud (L) como constante y únicamente variar la fuerza (T), para así poder evidenciar todos los armónicos posibles, estos datos se muestran en la siguiente tabla:

Tabla 1.  Características de los casos estudiados en el laboratorio.

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Gráfica 1. Curva para armónicos vs tensión

En el gráfico podemos evidenciar que a mayor fuerza (T) los armónicos disminuyen y podemos notar una especie de semiparabola como si aplanara el comportamiento, y este fenómeno se debe a que para llegar al armónico n = 1 se necesitan otro tipo de condiciones, puesto que tratamos de llegar con la mayor tensión posible y simplemente no ocurrió el suceso.

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