exp 9_ondas estacionarias (2)
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7/24/2019 Exp 9_ondas Estacionarias (2)
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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
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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
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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
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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.