ONDAS ESTACIONARIAS VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS EN UNA CUERDA

1. OBJETIVOS

• Obtener la frecuencia del vibrador hallando la pendiente del periodo con la longitud de onda al cuadrado

• Analizar de manera experimental el comportamiento de las Ondas estacionarias.

• Determinar la velocidad de propagación de una onda en una cuerda mediante un patrón de ondas estacionarias

• Anotar el número de crestas obtenidas  y llenar la tabla de datos

1. MATERIALES

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3. MARCO TEÓRICO

ONDAS ESTACIONARIAS

Las ondas estacionarias son aquellas ondas en las cuales, ciertos puntos de la onda llamados nodos, permanecen inmóviles.
Esta onda es el resultado de la superposición de 2 movimientos ondulatorios armónicos de igual amplitud y frecuencia que se propagan en sentidos opuestos a través de un medio.

Las frecuencias que producen estos esquemas se denominan frecuencias de resonancia del sistema de la cuerda. La frecuencia de resonancia más baja se denomina frecuencia fundamental f1. Cuando tiene un antinodo, también se llama primer armónico.

La segunda frecuencia más baja es f2, tiene dos antinodos y se le llama segundo armónico.

La tercera frecuencia f3 es tres veces la frecuencia fundamental y se le llama tercer armónico, tiene 3 antinodos. Y así sucesivamente.

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La ecuación que relaciona la longitud de la cuerda con la longitud de onda estacionaria es:

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Donde “n” es el número de crestas formadas.

VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS EN UNA CUERDA:

En una cuerda de densidad lineal µ (masa por unidad de longitud) sometida  a la tensión T, la velocidad de propagación de una onda viene dada por.

                 [pic 21]

Considerando además la relación entre la velocidad de propagación, la frecuencia y la longitud de onda, puede demostrarse que las frecuencias para las que se observarán ondas estacionarias en una cuerda están dadas por:

                                [pic 22]

ONDAS ESTACIONARIAS EN LÍNEAS DE TRANSMISIÓN DE RADIO:

En transmisión de ondas de radio, las ondas estacionarias en las líneas de transmisión son sumamente peligrosas para la integridad física de los componentes. Un aparato, el ROE-metro, mide el porcentaje de la onda incidente que es reflejada.

En el caso ideal en que se estableciera una onda estacionaria en la línea de transmisión, el transmisor terminaría por destruirse.

Una ROE (Relación de Onda Estacionaria) de 1,5 equivale a una reflexión de 4% de la onda incidente, y se admite que es el máximo que un transmisor de 100 Watts a transistores puede soportar sin sufrir daños. En cambio, los transmisores a válvulas son menos sensibles a las ondas estacionarias.

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

• Para  poder realizar el experimento, se armó el equipo tal y como se muestra en la figura, de tal manera que la polea y el vibrador estén separados aproximadamente 1,50m.[pic 23]

• Se colocó una determinada masa (pesas) para que se produzca una tensión en la cuerda, luego se conectó el enchufe y se produjeron ondas transversales estacionarias de 8 crestas, se midieron las longitudes de cada una de estas crestas, se midió la longitud de onda varias veces, luego se promediaron y se obtuvo λ1

• Conforme avanzaba el experimento se fueron añadiendo más pesas para que se produjeran ondas con una menor cantidad de crestas.

•  Se produjeron desde ondas transversales estacionarias de 8 hasta 2 crestas, en cada ocasión  se midió la longitud de cada una de ellas.

• Luego se midió la masa de la cuerda (Mc) y también su longitud.

5. PROCESAMIENTO DE  DATOS Y RESULTADOS

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