exp 9_ondas estacionarias (2)

Upload: camilo-molina

Post on 20-Feb-2018

215 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 7/24/2019 Exp 9_ondas Estacionarias (2)

    1/4

    UTB Laboratorios de Fsica I Alberto Patio Vanegas

    39

    EXPERIENCIA 9

    ONDAS

    ESTACIONARIAS

    EN

    UNA

    CUERDA.

    RESONANCIA

    OBJETIVO

    Estudiar lasondasestacionariasquesegeneranenunacuerdafijaensusextremosycalcularsu

    frecuenciaderesonancia.

    EQUIPO

    PREPARACINPARALAEXPERIENCIA

    Los temas descritos a continuacin, deben serestudiados por los alumnos. No se trataran en la

    claseterica.Elprofesordelaboratoriorealizarlaevaluacinrespectivaenlasiguientesemana.

    Quesunaonda?

    Quesunafuncindeonda?

    Qu es una onda senoidal y defina sus caractersticas: Amplitud, frecuencia, periodo,

    constante

    de

    fase,

    fase

    inicial,

    longitud

    de

    onda,

    numero

    de

    onda

    angular,

    frecuencia

    angular,

    rapidezdepropagacin?

    Cul es la expresin general de una onda senoidal viajera? Identifique cada una de sus

    caractersticasenlaexpresin.

    Quesunaondamecnica?

    Dequdependelarapidezdeunaondamecnica?

    Culeslaexpresinparacalcularlarapidezdeunaondasinusoidalenunacuerda?

    Cmo

    se

    calcula

    la

    rapidez

    de

    transferencia

    de

    energa

    (potencia)

    por

    ondas

    sinusoidales

    en

    unacuerda?

    Enquconsisteelprincipiodesuperposicindeondas?

    CANT. DESCRIPCIN

    1Generadordeseales

    1

    Vibrador

    mecnico

    1Soportesuniversales

    1

    Porta

    pesas

    1Balanza

    1Cintamtrica

    1Polea

    40cm

    Cuerda

  • 7/24/2019 Exp 9_ondas Estacionarias (2)

    2/4

    UTB Laboratorios de Fsica I Alberto Patio Vanegas

    40

    Cules laresultantede lasuperposicindedosondassenoidalesviajeras?Enqucasos la

    interferenciaesconstructivayenqucasosdestructiva?

    Qu

    es

    una

    onda

    estacionaria

    y

    cmo

    resulta?

    Qu

    son

    los

    modos

    normales

    de

    oscilacin?

    Paraunaondaestacionariafijaenambosextremosencuentre:

    Lalongituddeondademodosnormales.

    Lafrecuenciademodosnormalescomofuncinde larapidezde laonday longitudde la

    cuerda.

    Lafrecuenciademodosnormalescomofuncinde latensinde lacuerday ladensidad

    linealdemasa.

    Lafrecuenciafundamental.

    En

    qu

    consiste

    el

    fenmeno

    de

    resonancia?

    Qu

    son

    las

    frecuencias

    de

    resonancia?

    BIBLIOGRAFA

    Lostemasaestudiarylosejerciciosaresolverseencuentranenlasiguientebibliografa:

    Raymond A. Serway y John W. Jewett Jr. Fsica para ciencias e ingenieras. , volumen I,

    sexta

    edicin,

    Editorial

    Thomson.

    EJERCICIOSPARARESOLVER

    Estosejerciciossedebenresolveryanexarlosalinformefinaldellaboratorio.

    CAPITULO16:7,9,19,23,27,39,42 CAPITULO18:1,9,11,13,16,19,21,25,33,35

    MONTAJE

    Figura1

    Generadorde

    seales

    Oscilador

    mecnico

  • 7/24/2019 Exp 9_ondas Estacionarias (2)

    3/4

    UTB Laboratorios de Fsica I Alberto Patio Vanegas

    41

    Figura2

    Figura3.Ilustracingraficadelosmodosnormalesenunacuerdadeextremosfijos.

    PROCEDIMIENTO:

    La

    practica

    consiste

    en

    calcular

    tericamente

    la

    frecuencia

    fundamental

    de

    resonancia

    (primer

    armnico)

    de

    una

    cavidad

    resonante

    formada

    por

    una

    cuerda

    fija

    en

    sus

    dos

    extremos

    y

    luego

    comprobarloexperimentalmente.

    Clculodelafrecuenciaderesonancia

    1. Midalamasa(enKg)deuntrozodelacuerdaautilizardelongitudentre40y50metros.

    2. Sevaaarmarunmontajecomoeldelafigura1.Pidealprofesorunvalordelalongitud(L)delacuerdaentresusdosextremosfijosydosvaloresde masa(M1yM2)delobjetoquelavaatensionar.

    Power

    on/off

    Selector

    de

    frecuencia

    Conexina

    110V

    Entradadela

    sealdesdeel

    generador

    on/off

    Salidadela

    sealdesdeel

    generador

    Reguladorde

    amplitud

  • 7/24/2019 Exp 9_ondas Estacionarias (2)

    4/4

    UTB Laboratorios de Fsica I Alberto Patio Vanegas

    42

    3. Calcula

    la

    densidad

    lineal

    de

    masa

    ( ) delacuerdaautilizarconlosdatosdelprocedimiento

    1

    y

    la

    tensin

    (T) a la que estar sometida la cuerda en cada uno de los dos casos con los

    datos

    del

    procedimiento

    2.

    4. Calcula

    la

    rapidez

    de

    propagacin

    de

    la

    onda

    en

    la

    cuerda

    (en

    m/s)

    con

    los

    datos

    del

    procedimiento

    3

    para

    cada

    uno

    de

    los

    dos

    casos.

    5. Calcula

    la

    frecuencia

    fundamental

    de

    resonancia

    de

    la

    cuerda

    para

    cada

    uno

    de

    los

    dos

    casos.

    6. Registra

    los

    datos

    y

    los

    resultados

    en

    una

    tabla.

    Comprobacinexperimental

    1. Arma

    el

    montaje

    como

    el

    de

    la

    figura

    1

    con

    la

    masaM1ylalongituddelacuerdaconloscuales

    hicistelosclculostericos.

    2. Enelgeneradordeseales(verfigura2),seleccionaunvoltajesinusoidaldesalida,colocael

    selector

    de

    frecuencia

    en

    cero.

    Enciende

    el

    oscilador

    mecnico.3. Enciendeelgeneradordesealesyajustalentamenteunafrecuenciadelasealdesalidacon

    ayudadelselectorhastaqueseobserveenlacuerdaunaondaestacionariacontresantinodos

    con la mxima amplitud (ver figura 3). Puede ajustar el regulador de amplitud del oscilador

    paraunamejorobservacin(verfigura2).Registreelvalordelafrecuenciaenelgenerador.

    4. Repita el procedimiento anterior, ajustando la frecuencia del generador para obtener 4 y 5

    antinodos.

    5. Repiteelprocedimientoparaelotrovalordemasa(M2).6. Calcula lafrecuenciafundamentalderesonanciaa partirde las frecuenciasobservadasenel

    generadordesealesparacadaunadelasdosmasas.

    ANALISIS

    1. Concuerdaelvalorobtenidoexperimentalmentedelafrecuenciafundamentalderesonancia

    (primerarmnico)conlacalculadatericamente?Calculaelerrorrelativo(tomecomoexacto

    eldadoporlasecuacionestericas)Culesconsideraquefueronlascausasdelerror?

    2. Cuandoseobtuvounafrecuenciaderesonanciamayor,qupasconlalongituddeonda?

    3. Dependelarapidezdepropagacindelaondaenlacuerdadelafrecuenciadeoscilacindel

    osciladormecnico?Justifiquesurespuesta

    4. Qusucedeconlavelocidaddepropagacincuandoseaumentalatensinenlacuerda?

    5. Qusucedeconlavelocidaddepropagacincuandoseaumenta ladensidad linealdemasa

    delacuerda?

    6. Si

    disminuye

    la

    longitud

    de

    la

    cuerda

    entre

    los

    dos

    extremos

    fijos,

    manteniendo

    la

    mismatensinsufrecuenciafundamentalderesonanciaaumentaodisminuye?

    7. Realiceconclusionesrespectoaloaprendidoenlaexperiencia.