PROLOGO

En esta experiencia hemos tenido la oportunidad de poder desarrollar en el laboratorio el experimento de las cuerdas vibrantes que no es nada ms que una parte del movimiento ondulatorio en el cual comprobaremos lo estudiado en la parte terica del curso.

Observaremos el fenmeno de la formacin de una onda estacionaria y la superposicin de las ondas.

En dicho experimento notaremos que la frecuencia solo depende de la fuente de cual la genera, veremos cmo se puede encontrar la frecuencia, longitud de onda, velocidad de los pulsos de onda etc., y comprobaremos experimentalmente las leyes del movimiento ondulatorio.

Por ltimo haciendo uso de grficas y tablas compararemos los resultados obtenidos experimentalmente con los tericos y veremos que hay una diferencia, la cual es porque las mediciones que tomamos siempre llevan un error asociado.

INDICE

PROLOGO 1INDICE 2OBJETIVO 3 FUNDAMENTO TEORICO 3 REPRESENTACION ESQUEMATICA 6 MATERIALES 6 PROCEDIMIENTO 6

HOJA DE DATOS 7CALCULOS Y RESULTADOS 8OBSERVACIONES 13CONCLUSIONES 13RECOMENDACIONES 13BIBLIOGRAFA 14

OBJETIVOS Determinar los modos normales de vibracin de una cuerda fija en ambos extremos. Verificar experimentalmente la relacin de las frecuencias en estado de resonancia de las cuerdas con respecto a los parmetros: Tensin, longitud y densidad. Encontrar la densidad de la cuerda utilizada.

FUNDAMENTO TERICO

Las ondas en una cuerda vibrante son fciles de visualizar, al tiempo que presentan la mayora de las propiedades generales comunes a todas las ondas. Por esta razn van a servir de introduccin til al estudio de las ondas. La teora de las cuerdas vibrantes tiene aplicacin directa a los instrumentos musicales tales como la guitarra, el piano y el violn; a los cables de tendido areo, como los de las lneas de transporte de la energa, lneas telefnicas y puentes colgantes. La teora tiene una aplicacin indirecta al estudio de la estructura atmica a causa de la estrecha analoga existente entre los modos normales de vibracin de una cuerda y los estados energticos de un tomo.

Ondas en una cuerda tensa Imaginemos una cuerda larga fija por un extremo. Si damos al otro extremo una sacudida brusca hacia arriba y hacia abajo, se genera un pulso que se propaga por la cuerda con velocidad constante. El pulso constituye una regin limitada de la cuerda que se encuentra perturbada con relacin a su posicin normal (de equilibrio). Es esta regin de perturbacin la que se mueve a lo largo de la cuerda. Si se sacude continuamente el extremo libre de la cuerda, en sta se forman ondas estacionarias. Muy frecuentemente nos encontraremos con dichas ondas, pero el trmino onda suele utilizarse para cualquier perturbacin que se propague de esta manera, independientemente de cual sea su forma. Cuerdas Vibrantes Laboratorio de Fsica II

Definicin: Una onda es una perturbacin de un medio que se propaga por l Con una velocidad constante v caracterstica del medio. En el ejemplo que nos ocupa, la cuerda es el medio y la perturbacin el desplazamiento de los puntos de la cuerda respecto a su posicin no perturbada, o de equilibrio.

Ondas peridicas

Ondas transversales peridicas: Aquella onda en la cual los puntos del medio se mueven perpendicularmente a la direccin de propagacin de la onda. Las ondas en una cuerda son transversales porque los puntos de la cuerda se mueven perpendicularmente a la cuerda mientras la onda se propaga a lo largo de ella.

Ondas peridicas longitudinales: Aquella onda en la cual los puntos del medio se mueven en uno y otro sentido en la direccin de propagacin de la onda. Se puede establecer una onda longitudinal en un resorte largo apretando entre s algunas espiras de un extremo y soltndolas despus. Al volver a su posicin de equilibrio dichas espiras, las espiras prximas se comprimen, las cuales a su vez vuelven a sus posiciones de equilibrio comprimiendo nuevas espiras a lo largo del resorte.

Velocidad de una onda Puede demostrarse que la velocidad v de una onda en una cuerda de masa m y longitud L es

Donde T es la tensin. La cantidad m/L es la masa por unidad de longitud, o densidad lineal, de la cuerda. As pues, si hacemos

La velocidad de la onda ser

Considerando adems la relacin entre la velocidad de propagacin, la frecuencia y la longitud de onda, v=f, puede demostrarse que las frecuencias para las que se observarn ondas estacionarias en una cuerda estn dadas por:

REPRESENTACION ESQUEMATICA

Equipo

Un vibrador Una fuente de corriente contina Un vasito de plstico Una polea sargenta Cuatro masas Una regla graduada de un metro Una cuerda .

Procedimiento

Disponga e equipo sobe la mesa tal como indica el diagrama. Ponga las masas en el vasito, haga funcionar el vibrador, vare lentamente la distancia del vibrador hasta la polea hasta que se forme un nodo muy cerca al vibrador. Mida la distancia L desde la polea hasta el nodo inmediato al vibrador. Anote el nmero n de semilongitudes de onda contenidos.

Repita el paso anterior con las diferentes masas dadas dentro del baldecito, cuyo peso debe ser aadido al del peso contenido en l para referirnos a la fuerza F. Como resultado de los pasos llenar el cuadro de la siguiente pgina.

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