M del Carmen Maldonado Susano - DCB

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M del Carmen Maldonado Susano


❖ Es una propagación de energíadebido a una perturbaciónfísica a través de un medio.

❖ El medio puede ser aire, agua,vacío, etc...

Onda


Ejemplo

Ondas de radio

Ondas de TV

Sonido

Luz

Agua

Microondas

Sísmicas

Ejemplos de Ondas

http://comofuncionaque.com/que-es-la-luz/


Partes de una Onda

Amplitud nodos


Es la distancia entre la condición deequilibrio y la posición extremaocupada por un cuerpo que oscila.

Amplitud

Condición de equilibrio


Es decir, el valor máximo y absoluto de “y”.

Esta cantidad siempre será positiva por ser un valor absoluto.

Amplitud


Es el tiempo que tarda unapartícula en efectuar unaoscilación completa es decirun ciclo completo.

Su unidad en el SI es elsegundo (s).

Período


Matemáticamente se expresacomo:

𝑇 =1

𝑓T: período [s]f: frecuencia [Hz]

Período


Es el número de oscilacionescompletas que efectúa uncuerpo en una unidad detiempo.

Frecuencia


En otras palabras, es el número de ciclos en unidad de tiempo.

Su unidad en el SI es el hertz (Hz).

La frecuencia es el inverso del período.

Frecuencia


Corresponde a la distancia entreuna cresta y la siguiente cresta,o de un valle al siguiente valle.

Su unidad de medida en el SI esel metro [m].

Longitud de onda

Longitud de onda

cresta cresta

Longitud de onda


El patrón de onda viaja conrapidez de propagación (v)constante, avanzando una longitudde onda λ en el lapso de unperiodo T.

𝑣 = [𝑚]

𝑇 [𝑠]

Velocidad de propagación


Es la relación que existeentre la masa de la cuerda yla longitud de la cuerda.

Densidad lineal

cuerdaladelongitud

cuerdamasa=


Es una fuerza aplicada a lacuerda elástica.

gmT *=

Tensión


Su unidad en el SI es elnewton [N].

gmT *=

Tensión

Una onda puede propagarsecon cierta rapidez a través deun medio.

Velocidad de propagación

Tv =

Una onda mecánica es una

perturbación que se propaga

en un medio deformable o

elástico.

Onda Mecánica


Por ejemplo: un medioelástico (una cuerda) queproduce una vibración.

Onda Mecánica


Las ondas son un medio para transferir

energía, no materia.

Hay dos tipos de ondas mecánicas:

❖Longitudinal

❖Transversal

Onda Mecánica

Onda mecánica

Longitudinal

Transversal

Es aquella que se forma conuna onda que incide en unpunto fijo.

Onda Estacionaria

Se compone de dos ondas:una onda incidente y unaonda reflejada.

Onda Estacionaria

Modo de vibración n=1 Nodos: 2


Onda Estacionaria

Fotos: Física universitaria ISears Zemansky

Onda Estacionaria

Modo de vibración n= 3 Nodos: 4


Fotos: Física universitaria ISears Zemansky


Objetivos


Herramienta Digital

Para esta práctica se hará uso de los siguientes simuladores de movimiento ondulatorio.

Simulador 1http://ngsir.netfirms.com/j/Eng/resonanceString/resonanceString_js.htm

Simulador 2https://www.geogebra.org/m/MsPMXgCs#material/Esgm8Ae6


https://www.geogebra.org/m/MsPMXgCs#material/Esgm8Ae6


Actividad 1

Registre las características estáticas del siguiente instrumento de medición.


Actividad 2

Empleando el simulador 1 presione el botón “START” y observe el modo

de vibración que se muestra (Figura 11.2). Después busque otros modos

de vibración, variando la frecuencia con el selector deslizable de color

rojo.

A continuación:

• Observe que la longitud entre los apoyos de la cuerda es de 18.0 [cm].

• Para medir la distancia entre nodos, seleccione la opción de la regla

“Ruler” y se mostrará un cursor de color verde.




Simulador 1





Actividad 3

Represente con un esquema los

primeros cinco modos de vibración

variando la frecuencia en el simulador 1.

Después cuente el número de nodos

respectivamente y con la regla mida la

distancia entre dos nodos consecutivos.

Complete la tabla 11.2.


Tabla 2


Actividad 4

Observe la pantalla del simulador 2, ajuste la

tensión a 50 [N] y lentamente varíe la frecuencia de

la onda a 125 [Hz] de manera que pueda observar

varios modos de vibración (Figura 2).

• Longitud de la cuerda: 4.0 [m].

• Densidad lineal de la cuerda: 3.2 x 10-3 [kg/m].

• Tensión de la cuerda: 50 [N].




Simulador 2




Actividad 5

Encuentre el modo de vibración (n = 3), registre

el valor de la frecuencia y la distancia (d) entre

dos nodos consecutivos. Repita el procedimiento

hasta el modo de vibración 8.

Determine el valor de m, si se sabe que =

2d. A partir de los valores de frecuencia

registrados determine el período para cada modo

de vibración. Complete la siguiente tabla.


Tabla 3


Actividad 6 y 7

Actividad 6

Ubique en una gráfica los puntos experimentales

obtenidos de la longitud de onda () en función de la

frecuencia (f).

Actividad 7

Ubique en una gráfica los puntos experimentales

obtenidos de la longitud de onda () en función del

período ().


Actividad 8

Obtenga el modelo matemático de la longitud de onda

() en función del período () del movimiento ondulatorio

observado, es decir: = f ().

Actividad 9

Realice el modelo gráfico de la longitud de onda () en

función del período () del movimiento ondulatorio

observado, es decir: = f ().

Actividad 8 y 9


Actividad 10

Determine el valor de la

rapidez de propagación de la

onda (v), con el modelo

matemático obtenido y su

unidad en el SI.

Actividad 10


Cuestionario


Modelo Matemático

En la ecuación de la recta, sustituimos las variables.

Nos queda:

𝑌 = 𝑚 𝑋 + 𝑏

m = m [m/s] T[s] + b [m]


Modelo Matemático

m = 127.18[m/s] T[s] - 0.0241[m]

Obtenga el modelo matemático de la longitud de onda en función del período T

del movimiento ondulatorio observado, es decir: = f (T)


Modelo gráfico

= f (T).

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

0.0000 0.0050 0.0100 0.0150 0.0200 0.0250

Lon

gitu

d d

e o

nd

a

Periodo

[m] = 127.18 [m/s] T [s] - 0.0241 [m]


Rapidez de propagación experimental

A partir del modelo matemático, la

pendiente representa la rapidez de

propagación (experimental):

v = 127.18[m/s]


Rapidez de propagación teórica

La rapidez de propagación teórica

se calcula como:

𝐯 =𝟓𝟎

𝟑.𝟐𝒙𝟏𝟎−𝟑

v = 125 [m/s]

Tv

=


PresentaciónM. del Carmen Maldonado Susano

Gabriel Alejandro Jaramillo Morales

ApoyoJuan González RuanoÁlvaro Gámez EstradaWendy Robles GuillénJuan Manuel Gil Pérez

Edición


Coordinador de FísicaIng. Gabriel Jaramillo Morales

Jefa de DepartamentoQ. Esther Flores Cruz

Jefa de Academias de LaboratorioQ. Antonia del Carmen Pérez León

Coordinación de Física y Química

26/11/2021 Página 51


Bibliografía

Manual de Prácticas de Física Experimental

Aguirre Maldonado ElizabethGámez Leal RigelJaramillo Morales Gabriel Alejandro


Referencias

Young H. D. y Freedman R. A. (2014). Sears y Zemansky Física universitaria

con Física moderna (13a ed.). México, Editorial Pearson.

Simulador 1http://ngsir.netfirms.com/j/Eng/resonanceString/resonanceString_js.htm

Simulador 2https://www.geogebra.org/m/MsPMXgCs#material/Esgm8Ae6



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