Exposición día de la Física Uniajc 2019.

1. Ondas estacionarias a través de una cuerda tensa
J. C.G.Hernandez1,D.A.Lopez, R. D. Córdoba.
Facultad de Ingeniería.
Departamento de Ciencias Básicas
Instituto Universitario Antonio José Camacho
A.A. 25663 Cali, Colombia.
Introducción
Una onda estacionaria es aquella que se forma por la interferencia de dos
ondas de la misma naturaleza con igual amplitud, longitud de ondas, periodo
y frecuencia que avanza en sentido opuesto a través de un cuerpo. Dos
factores fundamentales de las ondas estacionarias son aquellos puntos de la
onda que permanecen inmóviles también llamados nodos y los puntos
máximos de desplazamiento llamados antinodos. Las ondas estacionarias
permanecen confinadas en un cuerpo (cuerda, tubo con aire, membrana, etc.)
la amplitud de la oscilación para cada punto depende de su posición, la
frecuencia es la misma para todos y coincide con la de las ondas que
interfieren [1]
Conclusiones
• podemos concluir que entre mayor sea la frecuencia, la longitud de onda será menor y viceversa, debido a que se observó en el procedimiento que, al aumentar la frecuencia, los
nodos se empezaban a notar y de esa forma se lograba medir la longitud de ondas a partir de los tres nodos consecutivos, ahora el caso contrario, si los nodos no se notaban era
debido a que la frecuencia era demasiado baja para hacer notar la longitud de ondas, por lo tanto dicha longitud es mayor en ese momento por lo cual no se puede lograr medir.
• las ondas estacionarias lo podemos percibir en la vida cotidiana como por ejemplo en la música, al tocar una guitarra o un violín producimos ondas estacionarias en las cuerdas,
también aplica en los instrumentos de vientos, al soplar el instrumento se produce ondas estacionarias en el interior de los tubos, teniendo en cuenta que no solo se produce una
onda estacionaria si no una serie de ellas.[2]
[1] Wikipédia, Ondas estacionarias, Link: https://es.wikipedia.org/wiki/Onda_estacionaria
[2] Katalyna Serna, Ondas estacionarias, Link: https://prezi.com/7mbwzkej97xw/ondas-estacionarias/
[3] Guia de laboratório #4 de Fisica 3: Ondas estacionarias, UNIAJC
Agradecimientos: Gracias a las respectivas paginas y guía de laboratorio en la cual se pudo adquirir dicha información con fines de adquirir conocimiento y a la Universidad Antonio José Camacho.
Fig. 2.
Diagrama montaje experimental [4].
Consta de: 1-Oscilador variable,
2- Cuerda,
3-Soporte universal,
4- Amplificador de potencia,
5 – masa (Tensión)
Resumen: Se estudió experimentalmente la densidad lineal de una cuerda. Produciendo vibraciones (Oscilaciones) en una cuerda con voltaje y tensión constante,
se obtuvo que a diferencia del tipo más común de densidad de masa, la densidad lineal es una relación de la masa de un objeto y la longitud en lugar de la masa y el
volumen del objeto, tomando como un valor base la densidad de una cuerda especifica con 2,19 m de longitud y 0,72g de masa es 3.3 ∗ 10−4 𝐾𝑔/𝑚 .Se utilizaron
dos métodos diferentes para calcular la densidad lineal
Procedimiento
Para estudiar las ondas estacionarias de una cuerda se utilizó un soporte
universal y un oscilador variable, ambos de la marca Pasco®. Se utilizo el
oscilador variable para producir un tren de ondas senoidales a una cuerda de
longitud L; en donde estas se reflejaban en el extremo opuesto produciendo ondas
estacionarias siempre y cuando la tensión, la frecuencia y la longitud de la cuerda
tuvieran valores apropiados. (Fig. 2). Las frecuencias de cada ensayo fueron
tomados y visualizadas con la pantalla del amplificador de potencia el cual permitió
medir hasta milésimas de Hz (0.001 Hz) y las longitudes de onda se midieron con
un flexómetro cuya escala más pequeña era de milímetros
(0.001 m). Cada vez que se variaba la frecuencia, la cuerda notamos que existe una
relación inversa entre la frecuencia y longitud de onda, de manera que si aumenta la
frecuencia disminuye la longitud de onda.
Fig. 1. Ilustración de Ondas estacionarias
Análisis de resultados
Para hallar el periodo de la cuerda (T) se utilizó la formula:
𝑇 =
1
𝑓
Donde f es la frecuencia del generador y esta dada en Hz
(Herz) y el periodo T esta dada en segundos (s). Cabe aclarar
que la frecuencia es la causante por la que se muestren los
nodos, debido a que entre mayor frecuencia menor será la
longitud de ondas, para calcular la longitud de ondas también
conocida como lambda (𝜆) se midió la distancia de los tres
nodos consecutivos para cada antinodo que se
pedía.(Recordando que se tomaron datos para 6 antinodos).
Tabla 1. Datos experimentales tomados de frecuencia, periodo y longitud de
onda, con el cálculo de densidad lineal
Para hallar el objetivo de esta practica que es la densidad lineal se
halla de dos formas, Una es evaluar los datos que se tienen de la
siguiente ecuación:
𝜇 =
𝐹𝑇2
𝜆2
Donde F es la tensión de la cuerda que se calcula teniendo en
cuenta la masa de la cuerda multiplicada por la masa del objeto.
Luego de evaluarse, se hace un promedio de las densidades
lineales para cada antinodo y esa será la densidad lineal, la
segunda forma es la grafica lineal de la longitud de ondas como
función del periodo, donde la pendiente será la densidad lineal.