Laboratorio de Ondas y Calor

EXPERIENCIA DE LABORATORIO No. 06

ONDAS ESTACIONARIAS EN UNA CUERDA TENSA

1. Objetivos 1.1. Determinar la relación matemática entre el número de lazos (antinodos) y la frecuencia

de vibración de una cuerda tensa. 1.2. Evaluar sus resultados medidos y encontrar el ajuste de línea apropiado.

2. Materiales

Cuerda o hilo. Masa. Regla. Soporte universal. Polea

Nuez de plástico PC de escritorio. Software Pasco Capston. String Vibrator Sine Wave Generator

3. Montaje propuestoLa figura sugiere un posible montaje para determinar el número de lazos (antinodos) y la frecuencia de vibración de una cuerda tensa.

Figura 1

3.1. Terminología

Longitud de onda: λ

Media longitud de onda λ/2

Frecuencia: f

(numero de oscilaciones en un segundo)

Velocidad de onda: v = λ x f

Longitud de la cuerda (L)

Amplitud: A ( ∆ y⃗ máximo respecto al punto de equilibrio)

nodo (lugar de no amplitud)

anti-nodo (n)

(lugar de amplitud máxima).

(lazos o segmento formados en la

cuerda vibrante).

Laboratorio de Ondas y Calor

4. Guía de la sesión. Sugerencias

a. Organice su mesa para construir un montaje que le permita tomar medidas.De ser necesario coordine el uso de materiales adicionales con el profesor.

b. Use tablas, cuadros de doble entrada para registrar sus medidas. Use cuaderno y /o el software Pasco Capstone.

c. Use planos cartesianos para graficar sus medidas.d. Encuentre las relaciones matemáticas con ayuda del software Pasco Capstone.e. Realice cálculos pertinentes e interprete sus resultados graficados y ajustes.f. Guarde el material y mantenga en orden su espacio de trabajo.g. Prepare un reporte o informe de sus logros.

5. Información complementaria.

5.1. String Vibrator (Vibrador de cuerda)

El equipo está construido por un electroimán de de núcleo móvil y es alimentado por corriente AC, es decir no tiene polaridad..

Figura 2.

5.2. Sine Wave Generator (Gerador de onda seno)

Es un generador electrónico de frecuencias vibración. Antes de comenzar verifique que el selector de amplitud se encuentre al mínimo. Por defecto iniciara en 100 hz, redúzcalo y seguidamente coloque el selector de amplitud en el centro de su capacidad.

Figura 3

Laboratorio de Ondas y Calor

5.3. Funcionamiento. Un generador de onda sinusoidal acciona un vibrador de cuerda para crear un patrón de onda estacionaria en una cuerda estirada. La frecuencia de accionamiento, la longitud, la densidad, y la tensión de la cuerda se podrían variar para investigar cómo afecta al número de antinodos y la velocidad de la onda en la cuerda vibrante.

5.4. modos naturales de vibración

Una cuerda estirada tiene muchos modos naturales de vibración, a continuación se muestran tres ejemplos:

Si la cuerda está fijada en ambos extremos, entonces debe haber un nodo (lugar de no amplitud) en cada extremo y al menos un anti-nodo (lugar de amplitud máxima). Así puede vibrar como un único segmento, en cuyo caso la longitud (L) de la cuerda es igual a 1/2 de la longitud de onda (λ) de la onda.

También puede vibrar en dos segmentos con un nodo en cada extremo y un nodo en el centro; a continuación, la longitud de onda es igual a la longitud de la cuerda.

También puede vibrar con un mayor número entero de segmentos. En cada caso, la longitud de la cuerda es igual a un número entero de 1/2 de longitudes de onda media.

6. Referencia bibliográfica.

S. Burbano de Ercilla.(2006) Física General. Tomo 1. Alfaomega Grupo Editor S.A. de C.V. (Ed.) Ondas estacionarias (pp369- 370) D.F. Mexico.