Laboratorio de Fsica General IIPrctica de laboratorio N
4Experiencia de MeldeInformeIntegrantes:Medina Asparren, Jhan
CarlosHuertas Snchez, Jos AlessanderGrupo: 2Profesor: Alexander Pea
N.
Semana 6Fecha de realizacin: 10 de octubreFecha de entrega: 17
de octubre
2012 II1. INTRODUCCION
En el presente informe, se proceder a mostrar los resultados de
las experiencias realizadas en el laboratorio. En esta seccin se
dese obtener la frecuencia de oscilacin de la cuerda (que se obtuvo
al realizar diversas experiencias), as como tambin obtener las
densidades lineales tericas y experimentales. Para ello se
emplearon diversas herramientas tales como: el string vibrator
(vibrador) y el sine wave generator (generador de ondas), entre
otros. Asimismo, se usaron ecuaciones para hacer del clculo ms
sencillo y rpido.Adems de mostrar los resultados, se presentaran
las observaciones y conclusiones que se obtuvieran de dichas
experiencias. Previamente, en necesario definir y comprender lo que
es en s una onda estacionaria, para entender el siguiente informe.
Qu es una onda estacionaria? Pues una onda estacionaria, es el
resultado de la superposicin de dos movimientos armnicos de igual
amplitud, frecuencia y longitud de onda que poseen sentidos
contrarios. Se propagan con el tiempo de un espacio a otro. En una
onda estacionaria no se transporta energa de un punto a otro. De ah
la existencia de nodos en ellas.
2. OBETIVOS
Determinar experimentalmente la relacin entre la tensin en la
cuerda y el numero de segmentos de la onda estacionaria Determinar
experimentalmente la relacin entre la frecuencia de oscilacin de la
cuerda y el numero de segmentos de la onda estacionaria Calcular la
densidad lineal de la cuerda utilizada
3. MATERIALES
String vibrator Sine wave generator Resortes Cuerda Varillas
Pies de soporte Polea Pesas con porta pesas Regla Balanza
4. FUNDAMENTO TERICO Onda estacionariaEs el resultado de la
superposicin de dos movimientos armnicos de igual amplitud,
frecuencia y longitud de onda que poseen sentidos contrarios. Se
propagan con el tiempo de un espacio a otro.
Frecuencia en una cuerda de onda estacionariaSe define como el
numero de oscilaciones po unidad de tiempo. En las ondas
estacionarias estas frecuencias tienen relacion directa con la
tension, elevada al cuadrado, que se le ejerce a la cuerda;
relacion inversa con la longitud, elevada al cuadrado, de la
cuerda; y relacion inversa con la densidad lineal de la masa. Viene
siendo representada por la siguiente ecuacion:
Considerando adems la relacin entre la velocidad de propagacin,
la frecuencia y la longitud de onda, viene siendo representada,
tambin, por la siguiente ecuacin:
NodoSe les denomina as a los puntos de interseccin de un
movimiento vibratorio. Tienen amplitud mnima, es decir, cero.
Lambda Llamada tambin longitud de onda. Describe cuan larga es
una onda. Es la distancia existente entre dos crestas o valles
consecutivos. Es representaba por la letra griega
Velocidad de ondaComo su mismo nombre lo dice, es la velocidad a
la cual una onda se propaga a travs de un medio. Puesto que la
velocidad de onda es la misma para todas las frecuencias posible,
viene siendo representada por la siguiente ecuacin:
Aunque, como la velocidad de onda depende de la tensin, viene
siendo representaba, tambin, por la siguiente relacin:
Tensin en una cuerdaEsta viene siendo representada mediante la
siguiente relacin:
En donde: L, representa la longitud de la cuerda f representa la
frecuencia u representa la densidad lineal de la cuerda, y n
representa en numero de segmentos observados
Densidad linealEs el resultado de la divisin de la masa del
cuerpo (hilos, cables, cuerdas, etc.) entre la longitud de dicho
cuerpo. Viene siendo representada, tericamente, por la siguiente
ecuacin:
5. PROCEDIMIENTOExperiencia de MeldeLo primero a realizar es
reconocer los materiales a trabajar. Acto seguido, medir y pesar la
cuerda que se emplear en la experiencia. Seguidamente realizar el
siguiente montaje.
Es de gran importancia que los pies de soporte estn separados y
alineados, para que la cuerda que se encuentra atada en dicho pie
de soporte se encuentre totalmente recta, y as, de esta manera,
evitar el mnimo error posible. Realizado el montaje, en importante
verificar que el selector de amplitud se encuentra al mnimo, ste
por defecto indicara con 100 Hz, el cual se cambiara a 5 Hz. Luego
colocar el selector de amplitud en el centro de su capacidad.
Realizado todo lo anterior comenzar las siguientes
experiencias:
Variacin de frecuencia a tensin constanteRealizado el montaje y
efectuado todo lo anterior, colocar una masa de 100 gramos sobre el
porta pesas. Seguidamente variar la frecuencia hasta al punto de
observar oscilaciones estables. Por ultimo tomar datos. Realice
esta experiencia 4 veces ms con distintas frecuencias.
Variacin de tensin a frecuencia constanteRealizado ya el montaje
y efectuado todo lo anterior, colocar una masa de 200 gramos sobre
el porta pesas y variar la frecuencia hasta observar oscilaciones
estables. Por ltimo tomar datos. Repetir esta experiencia 4 veces
ms, aadiendo ms masa a la porta pesas.
Determinacin de longitudes de ondaEn esta experiencia se medir
la longitud de onda con respecto a las diferentes crestas
observadas. Para ello se colocaran diversas masas sobre la porta
pesas y se tomaran datos paralelamente de acuerdo a la siguiente
tabla:
6. RESULTADOS Variacin de frecuencia a tensin constante
Variacin de tensin y frecuencia constante
Determinacin de longitudes de ondaTABLA 3N
CrestasMasa(kg)Tensin(N)Frecuencia(Hz)Distancia medida (m) (m)
1
2
3
4
5
6
7
8
Cuando la tensin aumenta El nmero de segmentos aumenta o
disminuye cuando la frecuencia se mantiene constante? ExplicaCuando
la tensin aumenta y la frecuencia permanece constante, el nmero de
segmentos disminuye. Esto se da por la siguiente relacin:
De esta ecuacin se puede observar que hay una relacin inversa
entre la tensin y el cuadrado del nmero de segmentos, as que si la
tensin aumenta, el nmero de segmentos disminuir.
Cuando la frecuencia aumenta El nmero de segmentos aumenta o
disminuye cuando la tensin se mantiene constante? ExplicaCuando la
frecuencia aumenta y la tensin permanece constante, el nmero de
segmentos aumentos, esto se puede comprobar por la siguiente
relacin:
De esta ecuacin se puede observar que hay una relacin
directamente proporcional entre la frecuencia y el nmero de
segmentos, as que si la frecuencia aumenta el nmero de segmentos
aumentar.
Cuando la tensin aumenta la velocidad de las ondas aumenta,
disminuye o permanece igual cuando la frecuencia se mantiene
constante? ExplicaPor teora se sabe que la velocidad de propagacin
de la onda depende de la tensin ms no de la frecuencia. Esto se
puede observar en la siguiente relacin:
De esta relacin, tambin, se puede observar que hay una relacin
directamente proporcional entre la tensin y la velocidad; entonces
se dice que si la tensin aumenta, la velocidad de las ondas
aumentar, asimismo, disminuir si la tensin disminuye.
a) Cuando la frecuencia aumenta la velocidad de las ondas
aumenta, disminuye o permanece igual cuando la tensin se mantiene
constante? ExplicaPor teora se sabe que si la frecuencia aumenta (o
disminuye) la velocidad de ondas no se ve afectada, mas por el
contrario depende de la tensin. Esto se comprueba por la siguiente
relacin:
b) Cmo se denomina a los puntos donde las elongaciones
resultantes son siempre nulas? A esos puntos en donde las
elongaciones son nulas se les denomina nudos
c) Es posible que una cuerda vibre al mismo tiempo con varias
frecuencias?Si es posible por que si dos personas sostienen una
cuerda y la mueven a velocidades diferentes generan cambios en su
frecuencia ya que depende de ella por lo tanto en esta cuerda
existiran diferentes perturbaciones a diferentes velocidades por lo
tanto diferentes frecuencias en un solo sistema. Esto ocurre por
que la frecuencia depende de la velocidad.
7. OBSERVACIONES Uno de los errores que pudo observarse fue la
mediciones de la balanza que solo admita un decimal por lo que no
pudo tomarse su masa exacta del hilo, factor importante en el error
porcentual para la densidad lineal.
Para lograr mayor numero de segmentos en una onda estacionaria
en nuestro experimentos se necesitaba mayor extensin de los
soportes ya que solo se pudo lograr ocho segmentos de onda, y no se
logro llegar a diez segmentos como peda el informe, todo debido a
que mayor separacin de los pies soporte con el hilo, mayor seria
las oportunidades de formar mas segmentos dependiendo de la
cantidad de tensin a la cual sea sometido el sistema.
Al aumentar la frecuencia en el generador de ondas, a partir de
las cuatro unidades generalmente para cualquier tipo de tensin
comenzaba casi desaparecer los segmentos de ondas, es decir, ya nos
se observaban.
8. CONCLUSIONES Se determin experimentalmente la relacin entre
la tensin en la cuerda y el nmero de segmentos de la onda. Gracias
a sucesivas repeticiones del experimento se pudo observar que a
mayor tensin generada por la masa al sistema, menor es la cantidad
de segmentos que se presentan; por lo tanto se puede decir que la
tensin es inversamente proporcional al nmero de segmentos.
Gracias a las experiencias realizadas en el laboratorio, se
determin la relacin entre la frecuencia de oscilacin de la cuerda y
el nmero de segmentos en la onda estacionaria. Esta relacin es
directamente proporcional, ya que se observ que a mayor frecuencia,
aumenta el nmero de oscilaciones; y a menor frecuencia, el nmero de
segmentos disminuye.
Se calcul la densidad lineal de la cuerda de manera terica y
experimental. La primera se logr mediante la siguiente ecuacin:
El segundo de logro calcular mediante la siguiente relacin:
Despejando:
9. BIBLIOGRAFA Ondas estacionarias (En Lnea). Recuperado el 14
de octubre de 2012, de:
http://www.uclm.es/profesorado/ajbarbero/Practicas/Ondas%20estacionarias06.pdf
Ondas estacionarias (En Lnea). Recuperado el 14 de octubre de 2012,
de:
http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/Ondas/Ondas12.htm
Ondas estacionarias (En Lnea). Recuperado el 16 de octubre de 2012,
de:
http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//3000/3212/html/21_ondas_estacionarias_en_cuerdas.html
