Sistema de Ondas Mecánicas

Velocidad de propagación de

una onda longitudinal

en un resorte

I.- Objetivo del experimento.

Determinar la velocidad de propagación de una onda longitudinal en un resorte.

II.- Equipo y material empleados.

Marco Básico FICER, Modelo SOMMB-01

Generador de Funciones FICER, Modelo GF-01

Generador de Ondas Mecánicas FICER, Modelo SOMGO-01

Cables con Terminal Banana

Resorte, Modelo SOMR-01

III.- Análisis teórico.

Una onda longitudinal se produce cuando las partículas del medio en el que se propaga la onda se mueven de un lado a otro en la misma dirección en la que se mueve la onda.

Se puede producir una onda longitudinal estacionaria en un resorte blando, como se muestra en la figura 1. Si el extremo libre del resorte se mueve periódicamente hacia delante y atrás, se observa que hay espiras que permanecen estáticas (nodos), mientras que otras se encuentran en movimiento oscilatorio, producto de la formación de una onda estacionaria debido a la reflexión en el extremo fijo del resorte.

La longitud \ de la onda longitudinal es el doble de la distancia entre dos espiras estáticas consecutivas. La velocidad de la onda que se propaga en el resorte se determina mediante la siguiente expresión:

v = f (1)

donde / es la frecuencia con la que se mueve el extremo libre del resorte.

Figura 1.- Ondas Longitudinales en un Resorte.

IV.- Diseño del experimento.

El objetivo del experimento es determinar la velocidad de propagación de una onda longitudinal en un resorte. Para cumplir este objetivo, es necesario conocer la frecuencia y la longitud de la onda.

Se recomienda usar un resorte colocado en posición vertical, fijo en su extremo superior; en el otro extremo se le debe producir una perturbación periódica, de tal forma que se cree un tren de ondas. La frecuencia debe ser ajustada para que se produzcan ondas estacionarias.

Se buscarán al menos cinco diferentes modos de oscilación y se registrarán las frecuencias y las longitudes de onda. Con estos datos se hará un análisis gráfico, del cual se obtendrá la velocidad de la onda. Asimismo, utilizando los datos experimentales, la velocidad de la onda puede ser obtenida a partir de una regresión lineal de la frecuencia contra el inverso de la longitud de onda.

V.- Procedimiento.

1.- Instale el Sistema de Ondas Mecánicas como se muestra en la

figura 2.

2.- Revise que el resorte esté bien sujetado al poste oscilatorio del Generador de Ondas Mecánicas y al poste de sujeción del Marco Básico (ver el Instructivo para Uso y Manejo del Sistema de Ondas Mecánicas, figura 7, página 8).

3.- Asegure que el resorte se encuentre en posición vertical. Para lograr esta posición, acomode el Generador de Ondas Mecánicas hasta lograr la verticalidad del resorte.

4.- Conecte el Generador de Funciones a la línea de alimentación eléctrica y enciéndalo. Seleccione la función senoidal oprimiendo el interruptor correspondiente del control FUNCIÓN.

Figura 2.-

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