ONDAS EN CUERDA

CONTENIDO

pág.

1. MARCO TEÓRICO DE ONDAS EN CUERDA 5

1.1 CONCEPTOS 5

1.2 CARACTERÍSTICAS GENERALES O ELEMENTOS DE LAS ONDAS 6

1.3 TIPO DE ONDAS 9

1.4 PULSO DE LAS ONDAS EN CUERDA 13

1.5 SUPERPOSICIÓN DE LAS ONDAS EN CUERDAS 14

1.6 INTERFERENCIA DE LAS ONDAS EN CUERDAS 16

1.8 VELOCIDAD DE ONDAS EN CUERDAS 19

1.8 REFLEXIÓN DE PULSOS EN CUERDA 21

1.9 REFRACCIÓN DE PULSOS DE ONDAS EN CUERDAS 22

2. LABORATORIO VIRTUAL DE ONDAS EN CUERDA 25

2.1 LABORATORIO ONDAS I 25

2.1.1 Medición longitudes de onda 25

2.1.2 Medición periodos 28

2.1.3 Calculando frecuencias 30

2.1.4 Calculando velocidades 33

2.1.5 midiendo amplitudes 36

2.2 LABORATORIO VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN 39

2.2.1 Instrucciones de manejo. 39

2.2.2 Actividades 40

BIBLIOGRAFÍA 43

INTRODUCCIÓN

Una onda es una perturbación que se propaga desde el punto en que se produjo hacia el medio que rodea ese punto. Las mismas se clasifican de acuerdo a diferentes aspectos de acuerdo en primera instancia a la función del tipo de soporte que requieren para su propagación clasificándose en mecánicas, electromagnéticas y gravitacionales. También teniendo en cuántas direcciones se propaga, en función de cómo vibran y por último en función de su periodicidad.

De acuerdo a lo anterior, el presente trabajo se ha realizado con la finalidad de dar a conocer la importancia de todas estas características para hallar los diferentes fenómenos en la que está expuesto las ondas. En ese trabajo se inclinará a estudiar las ONDAS EN CUERDAS.

De igual forma, se presentan Laboratorios Virtuales de Ondas en Cuerdas, donde se realizan diferentes experimentos en el cálculo de la longitud, periodicidad, frecuencia, velocidad y amplitudes de las ondas.

1. MARCO TEÓRICO DE ONDAS EN CUERDA

1.1 CONCEPTOS

Una onda es una perturbación que se propaga desde el punto en que se produjo hacia el medio que rodea ese punto.

Las ondas materiales (todas menos las electromagnéticas) requieren un medio elástico para propagarse.

El medio elástico se deforma y se recupera vibrando al paso de la onda.

La perturbación comunica una agitación a la primera partícula del medio en que impacta -este es el foco de las ondas- y en esa partícula se inicia la onda.

Curiosamente, la representación de las distancias de separación de la posición de equilibrio de las partículas al vibrar frente al tiempo dan una función matemática seno que, una vez representada en el papel, tiene forma de onda.

Diagrama esquemático de las ondas en cuerdas. La cuerda tiene dos puntos fijos, A y B.

La tensión esta determinada por el peso colgado (m.g) en uno de sus extremos.

1.2 CARACTERÍSTICAS GENERALES O ELEMENTOS DE LAS ONDAS

• Tren de ondas: Todas las ondas al moverse lo hacen una tras otra como si fuera un tren de donde se coloca un vagón tras otro.

• Nodo: Es el punto donde la onda cruza la línea de equilibrio.

• Elongación: Es la distancia entre cualquier punto de onda y su posición de equilibrio.

• Cresta, monte o pico: es el punto más alto de una onda.

• Valle: Es el punto más bajo de una onda.

• Periodo: Tiempo que tarda en efectuarse una onda o vibración completa, se mide en segundos o s/ciclo se representa con una T mayúscula.

Notemos que el periodo (T) es igual al recíproco de la frecuencia (f) y viceversa.

• Amplitud (A): Es la máxima separación de la onda o vibración desde su punto de equilibrio.

• La longitud de onda (λ) es la distancia entre dos máximos o compresiones consecutivos de la onda. En las ondas transversales la longitud de onda corresponde a la distancia entre dos montes o valles, y en las ondas longitudinales a la distancia entre dos compresiones contiguas. También podemos decir que es la distancia que ocupa una onda completa, se indica con la letra griega lambda (Λ) y se mide en metros. A la parte superior de la onda se le llama cresta y a la inferior se le llama valle.

Tomaremos como ejemplo ilustrativo una onda transversal.

• Frecuencia: Es el número de ondas producidas por segundo. La frecuencia se indica con la letra f minúscula. Se mide en ciclos/ segundo o hertz (Hz). Coincide con el número de oscilaciones por segundo que realiza un punto al ser alcanzado por las ondas.

Las dos magnitudes anteriores, longitud y frecuencia, se relacionan entre sí para calcular la velocidad de propagación de una onda.

• Velocidad de propagación: Es la relación que existe entre un espacio recorrido igual a una longitud de onda y el tiempo empleado en recorrerlo.

Se indica con la letra V y es igual al producto de la frecuencia (f) por la longitud de onda (λ).

Matemáticamente se expresa así:

por lo tanto

Fórmula que nos indica que la longitud de onda λ y la frecuencia f son dos magnitudes inversamente proporcionales, es decir que cuanto mayor es un tanto menor es la otra.

• Periodo: Es el tiempo (en segundos) que tarda un punto en realizar una oscilación completa al paso de una onda. Se abrevia con la letra (T).

La frecuencia (f) se relaciona con el periodo según la fórmula

Volvamos a la fórmula

para reemplazar en ella f (frecuencia), y nos queda la fórmula

Lo cual nos indica que también podemos calcular la velocidad si conocemos la longitud (λ) y el periodo (en segundos) de una onda.

Como vemos, podemos relacionar estas magnitudes y conociendo los valores de algunas de ellas podemos determinar los valores de las otras, usando las fórmulas indicadas.

1.3 TIPO DE ONDAS

Las ondas se clasifican atendiendo a diferentes aspectos:

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