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M del Carmen Maldonado Susano

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

M del Carmen Maldonado Susano

Ejemplo

Ondas de radio

Ondas de TV

Sonido

Luz

Agua

Microondas

Sísmicas

Ejemplos de Ondas

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

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Partes de una Onda

Amplitud nodos

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

Amplitud

Condición de equilibrio

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

Esta cantidad siempre será positiva por ser un valor absoluto.

Amplitud

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

Su unidad en el SI es elsegundo (s).

Período

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Matemáticamente se expresacomo:

𝑇 =1

𝑓T: período [s]f: frecuencia [Hz]

Período

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

Frecuencia

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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

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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

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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

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

Densidad lineal

cuerdaladelongitud

cuerdamasa=

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Es una fuerza aplicada a lacuerda elástica.

gmT *=

Tensión

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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

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

Onda Mecánica

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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

Modo de vibración n=2 Nodos: 3

Onda Estacionaria

Fotos: Física universitaria ISears Zemansky

Onda Estacionaria

Modo de vibración n= 3 Nodos: 4

Modo de vibración n=4 Nodos: 5

Fotos: Física universitaria ISears Zemansky

M del Carmen Maldonado Susano

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Objetivos

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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

M del Carmen Maldonado Susano

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Actividad 1

Registre las características estáticas del siguiente instrumento de medición.

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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.

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

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Simulador 1

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

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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.

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Tabla 2

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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].

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

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Simulador 2

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

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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.

M del Carmen Maldonado Susano

Tabla 3

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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 ().

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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

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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

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Cuestionario

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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]

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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)

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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]

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Rapidez de propagación experimental

A partir del modelo matemático, la

pendiente representa la rapidez de

propagación (experimental):

v = 127.18[m/s]

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Rapidez de propagación teórica

La rapidez de propagación teórica

se calcula como:

𝐯 =𝟓𝟎

𝟑.𝟐𝒙𝟏𝟎−𝟑

v = 125 [m/s]

Tv

=

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PresentaciónM. del Carmen Maldonado Susano

Gabriel Alejandro Jaramillo Morales

ApoyoJuan González RuanoÁlvaro Gámez EstradaWendy Robles GuillénJuan Manuel Gil Pérez

Edición

M del Carmen Maldonado Susano

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

M del Carmen Maldonado Susano

Bibliografía

Manual de Prácticas de Física Experimental

Aguirre Maldonado ElizabethGámez Leal RigelJaramillo Morales Gabriel Alejandro

M del Carmen Maldonado Susano

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