Ondas estacionarias en una cuerda y velocidad del sonido.

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LABORATORIO Nº1

Ondas estacionarias en una cuerda y velocidad del sonido.

Objetivos

• Establecer una relación entre la velocidad de la onda estacionaria en una cuerda que vibra bajo cierta frecuencia y la tensión que se ejerce sobre ella, empleando Data Studio.

• Medir y determinar prácticamente la velocidad del sonido empleando, un tubo de resonancia.

Fundamento Teórico Onda Estacionaria en una Cuerda

        Superposición e interferencia de ondas.

Cuando dos o más ondas se mueven en un mismo medio, el desplazamiento neto (onda resultante) en cualquier punto es igual a la suma algebraica de los desplazamientos causados por todas las ondas. Fenómeno conocido como superposición de ondas.

Si este principio se aplica a dos ondas armónicas sinusoidales que tienen una diferencia de fase constante (ondas coherentes), al superponerse se produce el fenómeno de interferencia. Las funciones de la onda resultante tienen la misma frecuencia y longitud de onda que las ondas individuales y su amplitud es el doble de las ondas individualizadas en donde las oscilaciones se verán forzadas (interferencia constructiva) en algunos puntos y disminuidas en otros (interferencia destructiva).

En una cuerda tensa (sujeta en ambos extremos), al generar pulsos de ondas viajeras, estas serán reflejadas en los extremos fijos opuestos creando ondas que viajan en ambas direcciones. Las ondas incidentes y reflejadas se combinan de acuerdo al principio de superposición y estas ondas, que poseen un mismo patrón de vibración producen como resultado una función conocida con el nombre del onda estacionaria.

Materiales a emplear

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Procedimiento

1.- Verifique el montaje de la cuerda con extremos fijos como se indica en la Figura:[pic 3]

En el extremo de la cuerda se deben colgar pesas con el fin de ir variando la tensión, emplear 150 gr., 200 gr. y 250 gr.

2.-Para cada valor de la tensión se debe activar la señal de inicio en el computador, para así generar la vibración en la cuerda y se define la frecuencia de oscilación en un gráfico del computador o bien en la señal del amplificador de potencia.

3.- Cuando se ha conseguido la onda estacionaria, se debe elaborar una tabla en el cual se registre la siguiente información; masa, peso o tensión en la cuerda, frecuencia, longitud de onda, velocidad y la raíz cuadrada de la tensión.

4.- Realice una gráfica con los valores de velocidad vs Raíz cuadrada de la tensión en el computador. Utilice el DataStudio y mostrar los datos por medio de un gráfico.

5.- Aplique un ajuste lineal a la gráfica obtenida con el fin de definir la pendiente de la recta. ¿Qué representa la pendiente de dicha recta?

6.- Que puede concluir respecto de la velocidad de ondas estacionarias en el caso de una cuerda?

7.- Determine el valor de la densidad lineal de masa

Etapa experimental:

Tabla:

Preguntas:

• ¿Qué representa la pendiente de dicha recta?

• ¿Qué puede concluir respecto de la velocidad de ondas estacionarias en el caso de una cuerda?

• Determine el valor de la densidad lineal de masa

Fundamento Teórico Velocidad del Sonido

Cuando el diafragma de un parlante vibra, se produce una onda sonora que se propaga a través del aire. La onda sonora consiste en pequeños movimientos de las moléculas del aire en el sentido que se alejan y acercan al parlante.

Si observamos un pequeño volumen de aire cerca del parlante, entonces se debería encontrar que el volumen de aire no se aleja, sino más bien vibra alejándose del parlante a la frecuencia determinada por un generador. Este movimiento es muy similar al de las ondas que se propagan por una cuerda.

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