Práctica: “Ondas de una Cuerda”

Universidad Nacional del Callao

Facultad de Ingeniería Pesquera y de Alimentos

Escuela Profesional de Ingeniería de Alimentos

Práctica:

“Ondas de una Cuerda”

Curso:

Física II

Laboratorio – grupo 91G

Profesor:

Lic. Guillermo Aguilar Castro

Semestre académico:

2010 - B

Integrantes:

Gonzales Valverde, Leonardo 082074D

Manco Matos, Víctor 082073H

Mena Rentería, Andrea 082671B

Valenzuela Chavez, Dybet 082691C

Villar Naucapoma, Jennifer 082669H

Callao, 2010

Introducción

Se denomina onda a toda perturbación que se origina en un estado de equilibrio y que se mueve o propaga con el tiempo de una región del espacio a otra, en el centro de este tipo de perturbación no hay un transporte de materia; debe entenderse que es esta la que se traslada de punto a punto. En esta sesión veremos el caso de la interferencia de dos ondas estacionarias del tipo transversal sobre una cuerda, permitiéndonos demostrar el principio de superposición, el cual es extraordinariamente importante en todos lo tipos de movimiento ondulatorio y se aplica no solo a las ondaas que se propagan en una cuerda, sino a las ondas sonoras en el aire, a las ondas.

Objetivos

Los objetivos de esta sesión de laboratorio son:

Determinar la relación entre la tensión en la cuerda y el número de anti-nodos de la onda estacionaria.

Determinar la relación entre la frecuencia de la oscilación de la cuerda y el número de anti-nodos de la onda estacionaria.

Calcular la densidad lineal de la cuerda.

Realizar un estudio experimental de ondas estacionarias en cuerdas con sus dos extremos fijos.

Estudio de los modos normales de vibración, frecuencias características.

Determinación de la velocidad de las ondas en términos de la tensión y la densidad de la cuerda.

Marco Teórico

Materiales y equipos

Balanza

Cantidad  1 unidad

Hilo

Código  SE-8050

Cantidad  1 unidad

Regla

Cantidad  1 unidad

Juego de masas

Código  SE-8705

Cantidad  1 unidad

Generador de ondas

Código  WA-9753

Cantidad  1 unidad

Cuerda (1.5 m)

Código  SE-8050

Cantidad  1 unidad

Amplificador de potencia

Código  CI-6552

Cantidad  1 unidad

Varilla para montar polea y Super polea

Código  ME-6838

Cantidad  1 unidad

Abrazadera de mesa

Código  ME-9376

Cantidad  1 unidad

Cables de conexión

Código  SE-9750

Cantidad  1 unidad

Procedimientos

Procedimiento para configuración de equipos y accesorios

Encienda la interfase y la PC.

Activar el programa Data Studio y seleccionar “Crear Experimento”.

Seleccionar el “amplificador de potencia” de la lista de sensores.

Cuando activa el amplificador de potencia, también se activa “el generador de señal” del DataStudio.

Luego hacer las conexiones usando el cable para transmisión de datos del Amplificador de Potencia II con la interfase y, del amplificador de Potencia II al generador de ondas (WA-9753).

Instale el equipo y accesorios; coloque una masa de 500g para empezar.

Realice las mediciones de longitud y masa del hilo.

Primera actividad

Encienda el amplificador de potencia y active “Inicio” en DataStudio.

Pare presionando “Detener” y varíe la masa en la porta pesas para hacer que el hilo vibre en su frecuencia fundamental (anti nodo en el centro) a una frecuencia fija de 63 Hz; verifique que los nodos en cada extremo estén claros no vibrando. Registre sus datos en la tabla (1).

Repita el paso “b” para otras masas (aumente gradualmente) y numero de antinodos, registre sus datos.

Usando la actividad para “Introducir Datos” ingrese los datos y grafique la tensión (T) versus inverso del cuadrado de antinodos (1/n2).

En la grafica generada calcule la pendiente y determine la densidad lineal del hilo.

*Ver tabla (1) en “Cálculos y Resultados”

Datos experimentales

Gráficas obtenidas:

Cálculos y resultados

Tabla (1)

Número de antinodos 2 3 4 5 6 7

1/n2 0.25 0.111 0.0625 0.04 0.0277 0.0204

Tensión (N) 14749 7399 5047 3871 3087 2401

La frecuencia se mantiene constante en 63Hz y la longitud de la cuerda es de 0,5m.

De la relación entre la tensión y el inverso del numero de antinodos al cuadrado

4L2f2u = 54157

u = 54157/4L2f2

u = 54157/4(0.093)2(63hz)2

u = 57157/137.311

u = 416.25 kg/m

Conclusiones y sugerencias

Conclusiones Cualitativas:

Las longitudes de onda son diferentes para cada cuerda diferente que han sido utilizados.A mayor peso que se va agregando en el porta masas (vasito) se va a ir incrementando la longitud L (cm) que conforman las 4 semilongitudes de onda.Para el cálculo de la frecuencia característica de la onda transversal dependen de la velocidad de propagación y de la longitud de la onda.El equipo vibrador activado por un extremo y por el otro terminal una determinada masa que son sostenidas por una cuerda generan en el espacio libre ondas transversales.

Conclusiones Cuantitativas:

El valor de la pendiente obtenida fue de 54.157 y por medio de una fórmula en la que: Pendiente = 4mLf².

Se pudo encontrar el valor de la frecuencia, el cual fue 32.1326.

Cuestionario

Explique a que se debe las diferencia en el valor de las densidades de masa lineal obtenidos por

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