informe 2 marco teorico

7/24/2019 Informe 2 Marco Teorico

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I. OBJETIVOInvestigar las ondas producidas en cuerda vibrante

II. MARCO TEORICOONDA MECANICA

Las ondas son perturbaciones que se propagan a travs de un

medio, si el medio es un medio elstico deformable, entonces

se le llamara onda mecnica. Se propaga energa y cantidad

de movimiento (momentum) pero no masa.

Los medios pueden ser

!edio fsico "omogneo cuando el medio tiene volumen

y propiedades fsicas idnticas.

!edio is#tropo es cuando las propiedades fsicas de este

medio son iguales en todas las direcciones.

TIPOS DE ONDA

1. $e acuerdo con sus propiedades fsicas se clasi%ca

como ondas en el agua, luminosas y sonoras.2. $e acuerdo a la direcci#n de propagaci#n y de la

perturbaci#n pueden ser


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2.1. Ondas transversales: el movimiento de las

partculas es perpendicular a la direcci#n de la

propagaci#n.

2.2. Ondas longt!dnales: el movimiento de las

partculas del medio oscilan paralelo a la direcci#n

de propagaci#n.

2.". Ondas torsonales: son producidas por momentosde torsi#n, no son paralelos ni perpendiculares a al

e&e de la barra sino a rotaciones alrededor del e&e

de la barra.


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". $e acuerdo al n'mero de dimensiones en los que se

propaga pueden ser unidimensionales, bidimensionales y

tridimensionales

MOVIMIENTO PERI#DICO

Si se analia el movimiento circular se observa que cada ve

que el punto m#vil "a dado un giro completo se repite e valor

de tres variables

posici#n del m#vil ( )

velocidad del m#vil ( )

aceleraci#n normal o aceleraci#n centrpeta del m#vil ( )

*stas tres variables son vectores. Si nos %&amos

detalladamente veremos que lo que va variando de , y es su

direcci#n y sentido, pero sus m#dulos no cambian. +or tanto,

en otro punto cualquiera de la trayectoria circular el m#dulo

de estas variables no "a cambiado pero s su direcci#n y su

sentido. +or tanto, un cuerpo o una partcula describen un

movimiento peri#dico cuando las variables posici#n, velocidad

y aceleraci#n de su movimiento toman los mismos valores

despus de un tiempo constante denominado periodo.

MOVIMIENTO VIBRATORIO


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*s aquel movimiento es aquel movimiento peri#dico en el que

una partcula se desplaa de un lado a otro de la posici#n de

equilibrio, se caracteria por que posee una aceleraci#n

variable, esta aceleraci#n est producida por una fuera

recuperadora que es proporcional al desplaamiento pero en

sentido contrario, el m#vil q describe ese movimiento se le

llama oscilador arm#nico. *&emplos

!ovimiento de un pndulo.

!ovimiento de vibraci#n de la membrana de un tambor.

!ovimiento de ondas en el agua.


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ONDAS ESTACIONARIAS

Se producen debido a la superposici#n de ondas q se

propagan en sentido contrario, !elde "io esta e-periencia en

una cuerda y se pudo visualiar todo el fen#meno.

Sean ondas que avanan en sentido contrarios, de igual

velocidad, frecuencia, y amplitud, y sus ecuaciones sean

1=

0 sen(y / 0t)

2=

0 sen(y 1 0t)


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2l suponer 0 sen(y / 0t) 1 0 sen(y 1 0t) 3

1 1 2

4 3 0 sen5ycos0t.

Luego cada partcula e&ecuta un !2S y la amplitud es un

m-imo cuando

Sen5y 3 6, 5y 3 (n 1 6)

2 , n 7, 6, , 8

como 5 32

, y 3 (n 1 6)

4 estos puntos son los

antinodos.

=m

L

La amplitud tendr un mnimo, cuando sen5y 3 7, 5y 3 n9 ,

5L 3 n9

2

L 3n9 , : 32L

n

y sabemos que v =T

, = v , v = n

T

/2L

)


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para n 3 6; v1 =T

/2L

) frecuencia fundamental

De$n%ones de alg!nos ele&entos:

+eriodo es el tiempo empleado para realiar un ciclo

completo de movimiento, es decir regresar a su posici#n

inicial.


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>uando estudiamos como se re?e&a un pulso en una cuerda al

encontrar un e-tremo %&o, observamos que se re?e&aba con la

misma velocidad y amplitud, pero con un cambio de signo de

la elongaci#n.

>onsideremos una cuerda de longitud L, su&eta por un

e-tremo, sometida a una tensi#n si no se e&erce tensi#n sobre

la cuerda no "abr velocidad de propagaci#n de las ondas/ en

tanto que en el otro e-tremo la sometemos a un movimiento

vibratorio (*-periencia de la cuerda de !elde) *l tren de

ondas se re?e&a en el e-tremo %&o y se superpone al tren

incidente pero con sentido opuesto. 2mbos trenes de onda se

superponen.

>onsideremos una cuerda de longitud L, su&eta por un

e-tremo, sometida a una tensi#n / si no se e&erce tensi#n

sobre la cuerda no "abr propagaci#n de las ondas/ en tanto

que en el otro e-tremo la sometemos a un movimiento

vibratorio (*-periencia de !elde).


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La segunda %gura nos indica como veremos la cuerda si lailuminamos con un estroboscopio cuya frecuencia f@ sea Af,

siendo f la frecuencia del vibrador.

*l e-perimento de !elde es un e-perimento cient%co

realiado por el fsico alemn


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6 balana

IV. PROCEDIMIENTO

!onta&eEome la cuerda completa, mida su masa, longitud y

densidad

!asa mc 7.F gr Longitud L 6.F m $ensidad p 7.GG grHm (lineal)

!onte el quipo seg'n el diseo e-perimental, tal que

la polea y el vibrador queden separadosapro-imadamente 6.F m y la cuerda en posici#n

"oriontal.

6. >oloque el porta pesas, pesas adecuadas buscando

buscando generar ondas estacionarias de J u K

crestas. !ida la longitud de la onda :M producida

(distancia entre cresta y cresta).

. 2dicione pesas a %n de obtener pesas estacionariasde N, F, A y G antinodos. !ida la longitud de onda

siguiendo el procedimiento anterior. 2note los

valores correspondientes en la tabla 6 (ir a

resultados y gra%cas).

G. Oaga una grfica E vs :. 2nalice y describa las

caractersticas de la gr%ca.

A. Pra%que E vs 2

. *ncuentre la curva que me&or

a&uste usando el mtodo de mnimos cuadrados.

F. 2nalice y describa la gr%ca.


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N. $e la curva obtenida determine la pendiente y

encuentre la frecuencia de la onda.

J. >ompare las gr%cas.

V. RES*(TADOS + ,R-ICAS

$escripci#n de la onda y sus caractersticas

Se puede observar que de acuerdo al peso

colocado en la porta pesas se formarn una

determinada cantidad de crestas.

Se observa claramente la longitud de la onda

entre nudo y nudo. Eodas las longitudes de las

ondas generadas por el movimiento vibratorioson iguales.

ONDAS ESTACIONARIAS:

Qna onda estacionaria es aquella que permanece %&a, sin

propagarse a travs del medio.

Qna onda estacionaria es aquella que se produce cuando la

frecuencia natural de la cuerda vibrante coincide con la

frecuencia del dispositivo mecnico usado en el e-perimento.

Ta/la 1

N0 de

ar&n%os TN3 4&3 4 2&23

G G,AG 6 6

A 6,FJ 7,JF 7,FN

F 6,7K 7,N 7,GN

N 7,KK 7,F 7,F

J 7,FR 7,A 7,6J

K 7,AR 7,GJ 7,6G

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