Area de Fsica Experimental Manual de Laboratorio 1

EXPERIENCIA DE LABORATORIO No. 7BATIDOS Y ONDAS ESTACIONARIAS

La presente prctica le permitir tomar contacto con fenmenos tpicamente ondulatorios,tales como batidos y ondas estacionarias. Podr apreciar el fenmeno de batidos en ondas sonorasde frecuencias muy prximas, y percibir la diferencia entre sonidos con igual frecuencia fundamentalpero diferente contenido armnico. Observar las ondas estacionarias en cuerdas y en columnas deaire. Por ltimo, observar los fenmenos los fenmenos ondulatorios en un tubo con gas, y tendrla oportunidad de medir la velocidad del sonido en el aire.

DESARROLLO DE LA PRCTICA

El arreglo experimental necesario para llevar a cabo esta prctica es muy sencllo. Paragenerar batidos, Ud. dispondr de dos generadores de seales capaces de entregar formas de ondaperidicas, tanto senoidales como cuadradas y triangulares. Las seales producidas puedencombinarse, amplificarse y ser enviadas a un parlante.

En cuanto al estudio de las ondas en un tubo lleno de aire, se utilizar el denominado Tubode Kundt. Consta de un tubo de vidrio cerrado en uno de sus extremos por un tapn fijo en el cualse encuentra montado un micrfono. Por el extremo abierto del tubo se introduce un pistndeslizable provisto de un parlante. El parlante transforma las seales producidas por el generadorde funciones en ondas sonoras, y el micrfono detecta estas ondas y las transforma en sealeselctricas que son observadas en el osciloscopio.

El parlante produce entonces dentro del tubo una onda sonora de frecuencia determinada porel generador de seales. Cuando esta onda llega al extremo cerrado aparece una onda reflejada, quese suma a la incidente. Si la posicin del pistn que contiene al parlante es adecuada, se produce unaonda estacionaria entre ambos extremos el tubo.

Note que si la vibracin de la membrana del parlante es de pequea amplitud, y si el micrfonose deforma una cantidad despreciable ante la onda de presin en el tubo, ambos extremos sernaproximadamente nodos de desplazamiento y, por lo tanto, mximos de la onda de presin. Estaonda de presin se traduce en el micrfono en una seal elctrica que puede observarse en elosciloscopio.

EXPERIENCIAS A REALIZAR

1. Observacin de ondas de igual frecuencia fundamental y con diferente forma (triangular,cuadrada, senoidal).

2. Formacin de batidos entre dos ondas de frecuencia diferente: se observar la capacidad del odopara discriminar las dos frecuencias cuando la diferencia entre las mismas aumenta. En la

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pantalla del osciloscopio podrn observarse los batidos para frecuencias de aproximadamente 400y 800 Hz.

3. Observacin cualitativa de ondas estacionarias en el tubo de Kundt: conecte el generador deseales al parlante y el micrfono a la entrada del osciloscopio. Coloque el pistn junto almicrfono y retrelo lentamente, observando la seal en el osciloscopio. Determine a partir deestas observaciones el orden de magnitud de la distancia entre mximos o entre nodos, paraevaluar con qu instrumento conviene medir esta distancia.

4. Medicin de la velocidad de propagacin: en esta parte de la prctica repetir lo realizado en laobservacin anterior, pero midiendo ahora la frecuencia f y la distancia entre nodos d para variosvalores de f. A partir de estas cantidades, Ud. deber hallar el valor de la velocidad depropagacin c. Es conveniente en este caso medir, para cada frecuencia, la distancia entre variosnodos o mximos y luego calcular su valor medio. Sabiendo que la distancia entre nodos serd = 8 / 2, y utilizando la expresin que relaciona la velocidad de propagacin, la frecuencia y lalongitud de onda se obtiene la expresin c = 2 d f , la cual relaciona la velocidad de propagacincon las cantidades d y f medidas experimentalmente.

El informe de laboratorio debe referirse especficamente a los puntos 1 a 4. En los casos en quehaya realizado mediciones experimentales, incluya un anlisis detallado de los errores cometidosen las determinaciones experimentales y en el clculo de las magnitudes derivadas. No olvide lasconclusiones!