Práctica 2

ONDAS TRANSVERSALES

INTRODUCCION

Una onda es cualquier perturbación que se mueve o se propaga en el tiempo de un punto a otro del espacio. En la vida cotidiana encontramos muchos ejemplos de onda, como los círculos concéntricos formados en el agua cuando lanzamos piedras, el sonido, la luz, etc. La comprensión del fenómeno ondulatorio por parte del hombre, le ha permitido a su vez la comprensión de otros fenómenos más complejos.

OBJETIVOS

Establecer la relación existente entre la longitud de onda y la frecuencia. Observar la formación de ondas estacionarias Comparar las ondas longitudinales con las transversales

MATERIALES

Soporte Nuez-polea Cuerdas Pesas Generador de frecuencias Transformador Generador de ondas mecánicas Balanza sensible Regla en mm

PROCEDIMIENTO

LONGITUD DE ONDA Y FRECUENCIA

Realice un montaje como el indicado en la figura 1. Antes de suministrar energía eléctrica al sistema, llame al profesor para que verifique el circuito montado.

Tome la longitud de la cuerda desde el punto de amarre con el generador hasta la polea. Suspenda una masa de 50 g y déjela fija en esta parte de la experiencia. Suministre energía al sistema y varíe la frecuencia desde el generador de frecuencias hasta que obtenga un huso (frecuencia fundamental). Determine la longitud de onda y regístrela junto con la frecuencia.

Falta figura

Ahora varíe nuevamente la frecuencia hasta obtener 2,3,4,5,6,7 husos y registre los datos respectivos en la tabla 1.

Tabla 1.- Longitud de onda y frecuencia No. De husos Frecuencia F (Hz) Long. De onda λ λ * F

Complete los valores de la última columna. ¿Qué concluye? Elabore un gráfico de longitud de onda en función de frecuencia (λ Vs F). ¿Qué curva obtiene?

Si es necesario analice el gráfico anterior y determine la ecuación que relaciona la longitud de onda con la frecuencia. Compare el valor de la pendiente hallada con los valores de la última columna de la tabla 1.¿Qué concluye? ¿Qué tipo de relación existe entre las variables analizadas?

VELOCIDAD DE PROPAGACION Y TENSION

Ahora se someterá la cuerda a tensiones diferentes variando la masa suspendida y para cada caso se determinará la velocidad de propagación formando ondas estacionarias.

Suspenda una masa de 50 g en el montaje de la figura 1. Suministre energía al circuito, varíe la frecuencia hasta obtener un patrón

de ondas estacionarias. Mida la longitud de onda y registre la frecuencia en la tabla 2.

Con los valores de F y λ determine la velocidad de propagación de la onda

Tabla 2.- Longitud de onda y frecuencia Tensión T (n) Frecuencias F (Hz) Long. Onda λ (m) Velocidad V (m/s)

¿Qué ocurre con la velocidad de propagación a medida que la tensión de la cuerda aumenta? Elabore un gráfico de velocidad en función de tensión (V Vs T). ¿Qué curva obtiene?

Si es necesario analice la curva anterior para obtener la ecuación que relaciona a la velocidad de propagación con la tensión del medio.

¿Qué tipo de relación existe entre las variables consideradas?

VELOCIDAD Y DENSIDAD LINEAL

Ahora se dejará constante la tensión del medio y se determinará la velocidad de propagación en cuerda de diferente densidad lineal.

Tome diferentes cuerdas y determíneles su densidad lineal μ midiendo con la balanza la masa y con la regla en mm la longitud.

Someta cada cuerda a una tensión de 100 gf, produzca ondas estacionarias y determine la velocidad de propagación. Registre los datos en la tabla 3.

¿Qué ocurre con la velocidad de propagación a medida que la densidad lineal del medio aumenta?

Elaboré un gráfico de velocidad de propagación en función de densidad lineal del medio (V Vs μ ). ¿Qué curva obtiene?

Si es necesario analice el gráfico anterior y determine la ecuación que relaciona a las dos variables.

Tabla 3.- Velocidad de propagación y densidad lineal

Masa M (g) Longitud L (cm)

Dens Lineal u (kg/m)

Frecuencia F (Hz)

Long. Onda λ (m)

Velocidad V (m/s)

¿Qué tipo de relación existe entre la velocidad de propagación de una onda transversal y la densidad lineal de la cuerda en la que se propaga?

APLICACIONES

Consulte sobre el desastre del puente TACOMA y descríbalo físicamente.

¿Cuando la cuerda está en resonancia, por qué permanece finita la amplitud de vibración?

¿Si la tensión y la densidad lineal son fijas, cómo afectará el aumento de la longitud de la cuerda a las frecuencias de resonancia? ¿Cómo afectará la reducción de la longitud de la cuerda a las frecuencias de resonancia?

¿Que se entiende por onda estacionaria? ¿Por onda progresiva o viajera?

Establezca la diferencia entre velocidad de propagación de una onda transversal y la velocidad de las partículas de un pequeño segmento de la cuerda en un momento dado. Escriba una ecuación para cada una de estas dos velocidades.

Se forman nodos en ambos extremos de la cuerda vibratoria usada en este experimento. Explique.