UNMSM – LABORATORIO FISICA II

EXPERIENCIA DE MELDE (MOVIMIENTO VIBRATORIO)

EXPERIENCIA N° 02

I. ¿Qué es?

Este es un experimento que se realiza acerca de las ondas estacionarias que se producen en un cable tenso, por efecto de un peso que es colgado del un lado de la cuerda, unido a un pulsador eléctrico.

II. ¿Para qué sirve?

Este experimento sirve más que todo para analizar, estudiar y reconocer las ondas estacionarias. Pero estas tienen más aplicaciones una de las tantas es por ejemplo en el campo de las telecomunicaciones, las señales televisivas y radiales emiten señales vibratorias, produciendo estas ondas estacionarias.

III. Procedimiento experimental.

Montaje.

1. Primero medimos la longitud y la masa de la cuerda.

Masa mc = 5.5x10-5 ± 0.0005 kg.

Longitud Lc = 1.83 ± 0.0005 m.

2. Con estos datos hallamos la densidad lineal de la cuerda.

Densidad ρ = 3.0055x10-5 ± 0.0002 Kg/m.

3. Luego de eso montamos el diseño experimental de la figura 1 de la guía de laboratorio, separamos la polea del vibrador de tal manera que dejemos un espacio aceptable para que se puedan crear varias crestas y la cuerda en la posición horizontal.

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Dibuje una onda y enuncie sus características.

4.

Colocamos en el porta pesas, masas adecuadas buscando generar 3, 4, 5, 6, 7 y 8 crestas (la magnitud del peso es igual a la magnitud de la tensión en la cuerda T = mg). Medimos la “longitud de onda” λ producida (distancia entre nodo y nodo).

¿Qué son ondas estacionarias?

Una onda estacionaria es el resultado de la superposición de dos movimientos ondulatorios armónicos de igual amplitud y frecuencia que se propagan en sentidos opuestos a través de un medio.

5. Se van poniendo las masas como se indicó en el paso anterior, medimos la longitud de onda y lo anotamos en la Tabla 1.

6. Haga una gráfica T vs λ. Analice y describa las características de la grafica. La grafica de este paso se adjuntará al informe.

7. Grafique T vs λ2. Encuentre la curva que mejor se ajuste usando el método de mínimos cuadrados. La grafica de este paso se adjuntará al informe.

8. Analice y describa la grafica.

9. De la curva obtenida determine la pendiente y encuentre la frecuencia de la onda.

10. Compare las gráficas de los pasos 6 y 7. Comente:

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IV. Cálculos y resultados.

Tabla N° 1N° de cresta T (N) λ (m) λ^2(m^2)

3 3.148

0.99 ± 0.0005 0.98 ± 0.0007

4 1.877

0.75 ± 0.0005 0.5625 ± 0.0005

5 1.284

0.585 ± 0.0005 0.342 ± 0.0004

6 0.99 0.495 ± 0.0005 0.245 ± 0.0004

7 0.784

0.445 ± 0.0005 0.198 ± 0.0001

8 0.401

0.36 ± 0.0005 0.13 ± 0.00009

V. Evaluación.

1. ¿Qué relación existe entre la curva senoidal y una onda?Una curva senoidal es una curva determinada por una función seno.Una onda puede tomar la forma de una curva senoidal o no dependiendo de la naturaleza de la onda y otros factores determinantes.

2. ¿Qué es un frente de onda?Se define el frente de onda como el conjunto de puntos del medio alcanzados por elmovimiento ondulatorio en el mismo instante; o dicho con mayor precisión, el lugargeométrico de todos los puntos del medio con igual fase de vibración.

3. ¿Qué da lugar a una onda estacionaria?

Supongamos que tenemos una cuerda tensa muy larga, en la cual se desplazan dos ondas armónicas que viajan en sentido contrario.Cuando estas ondas se cruzan se produce interferencia entre ellas de acuerdo con el principio de superposición.Si ambas ondas tienen las mismas características, se produce en la cuerda una imagen con puntos que no oscilan llamados nodos y otros que lo hacen con diferentes amplitudes. Esta onda resultante, por tener velocidad de propagación nula, le llamamos onda estacionaria.

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4. Explique la diferencia entre una onda transversal y una longitudinal

En las ondas longitudinales el movimiento de las partículas que transportan la onda es paralelo a la dirección de propagación de esta. Por ejemplo, un muelle que se comprime da lugar a una onda longitudinal. Mientras que, en las ondas transversales las partículas se mueven perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.

5. ¿Qué aplicaciones hay en la actualidad el experimento de Mendel?

Como se mencionó al comienzo del informe el experimento de Mendel analiza y estudia las ondas estacionarias. Estas se usan en diversas aplicaciones en la actualidad, a continuación daremos mencionaremos unos ejemplos:

o Ecografías: Para hacer una ecografía se usa los ecos de una emisión de ultrasonido sobre el cuerpo, esto forma una base de datos. Esto lo hace un instrumento llamado

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transductor, este emite las ondas de ultrasonido. Luego este mismo recoge las ondas sonoras, es aquí donde se produce el fenómeno de las ondas estacionarias. Luego la computadora transforma este eco en sonido.

o Telecomunicaciones: En las transmisiones televisivas y radiales producen un campo electromagnético. Esta radiación electromagnética es una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes y perpendiculares entre sí que se propagan llevando energía de un lugar a otro. Cada punto donde se cruzan crea un nodo, aquí se produce el fenómeno de las ondas estacionarias.

o Sonar: El sonar que es un sistema de navegación y localización usa el mismo concepto de las ecografías emite ondas de ultrasonido y recoge los ecos. Estas ondas y los ecos se cruzan y crean el fenómeno de las ondas estacionarias.

Conclusiones.

En un movimiento vibratorio siempre que la frecuencia es constante, la longitud de la onda será proporcional a la fuerza de tensión de la cuerda, en este caso la magnitud de esta será igual a la masa colgante total. Queda demostrado que la onda estacionaria presenta esta característica.

VI. Recomendaciones.

La polea puede ser muy inestable lo que ocasiona que la polea vibre y no deje que las crestas se creen correctamente haciéndolas borrosas. Por eso se recomienda que uno de los integrantes haga presión en la polea contra el mismo soporte para que no vibre esta y la onda se presente de manera nítida.

Ir agregando o retirando las masas poco a poco hasta encontrar la cantidad de crestas necesarias, luego de encontrar la cantidad de crestas necesarias pesar toda la carga. Ahorra el estar pesando cada carga antes de probar las crestas.

VII. Bibliografía.

http://es.wikipedia.org/wiki/Experimento_de_Melde http://www.uclm.es/profesorado/ajbarbero/CursoAB2007/OndasEstacionarias06.pdf

http://prezi.com/8fv3ijmhb9nq/fisica-de-ondas-tutoria-2/ http://books.google.com.pe/books?

id=1KuuQxORd4QC&printsec=frontcover&hl=es&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false ( Fisica 6/e)

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