ONDAS ESTACIONARIAS

Laboratorio física, Análisis de Ondas Estacionarias

Introducción

Dentro del estudio de oscilaciones, está presente el caso de las ondas estacionarias. Para el desarrollo de la práctica, ya anteriormente se conocía un concepto general del tema, y sus aplicaciones en el diario vivir. La experiencia se basó en observar el número de husos que se formaban, a medida que aumentaba la frecuencia transmitida a la cuerda. El fin era establecer este valor según el patrón de nodos requeridos.

Marco Teórico

-Onda Estacionaria: Son aquellas ondas en las cuales, ciertos puntos de la onda llamados nodos, permanecen inmóviles. Una onda estacionaria se forma por la interferencia de dos ondas de la misma naturaleza con igual amplitud, longitud de onda (o frecuencia) que avanzan en sentido opuesto a través de un medio. Se producen cuando interfieren dos movimientos ondulatorios con la misma frecuencia, amplitud pero con diferente sentido, a lo largo de una línea con una diferencia de fase de media longitud de onda.

–Longitud de Onda: La longitud de onda de una onda describe cuán larga es la onda. La distancia existente entre dos crestas o valles consecutivos es lo que

llamamos longitud de onda. Las ondas de agua en el océano, las ondas de aire, y las ondas de radiación electromagnética tienen longitudes de ondas. La letra griega "λ" (lambda) se utiliza para representar la longitud de onda en ecuaciones.

–Nodo: Es aquel punto que nunca se mueve, rotulado como N en la figura 2. Además en él, los desplazamientos de las dos ondas que pasan por él siempre son iguales y opuestos y se cancelan.

–Antinodo: Es aquel punto en la mitad del camino de los nodos, en donde la amplitudes máxima, rotulado en la figura 2 como A. Además los desplazamientos delas ondas sobre él, siempre son idénticos, dando un desplazamiento resultante grande. La distancia entre nodos y antinodos sucesivos es media longitud de onda ósea ג/2.

–Frecuencia fundamental: La frecuencia más pequeña f1, corresponde a la longitud de onda más grande, es decir n=1, 2= f1גL, entonces a esto se le llama frecuencia fundamental. Es la frecuencia más baja del espectro de frecuencias tal que las frecuencias dominantes pueden expresarse como múltiplos de esta frecuencia fundamental.

Se puede considerar que las ondas estacionarias no son ondas de propagación sino los distintos modos de vibración de la cuerda, el tubo con aire, la membrana, etc. Para una cuerda, tubo, membrana,...determinados, sólo hay ciertas frecuencias a las que se producen ondas estacionarias que se llaman frecuencias de resonancia. La más baja se denomina frecuencia fundamental, y las demás son múltiplos enteros de ella (doble, triple,...).Las ecuaciones para el estudio de este fenómeno físico son:

Ecuación 1. Calculo de la velocidad de propagación.

V=λf

v=√(T/μ)

Ecuación 2. Calculo de la velocidad de propagación.

λf=√(F/μ) ;μ:Densidad lineal de la cuerda

Ecuación 3. Calculo de la frecuencia fundamental.

Fn= (n v)/(2 L)*v

Fn= n/(2 L)*√(F/μ)

Comprobación y experimentación

Como elementos para el laboratorio tomamos equipos de laboratorio suministrados en el laboratorio de Física de la Universidad Autónoma de Colombia aula 6-308

2 Bases con soporte (Soporte Universal).

1 objeto regular (Circulo de Madera)

Hilo

1 cinta métrica.

1 Generador de ondas.

Metodología: Para la realización del laboratorio se realiza el montaje del sistema ondas sobre una cuerda. La finalidad de este experimento radica en determinar las frecuencias resonantes de una cuerda de longitud L sometida a una tensión T. Luego procederemos a analizar todos los cálculos que surgen de la relación entre la frecuencia resonante y la fundamental.

3.1Procedimiento: En la práctica de laboratorio desarrollamos los siguientes pasos:

Fig.

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