Revista Colombiana de Física, Semestre I, Año 2014

Cubeta de OndasWaves tray

Nèstor Andrès Garzòn1, Camilo Rojas1, Brayan Carrillo2, Laura Vargas3

1Grupo 8, Ingeniería Civil, Universidad de la Salle.2Grupo 8, Ingeniería Eléctrica, Universidad de la Salle.3Grupo 8, Ingeniería Ambiental, Universidad de la Salle.

Fecha práctica: 02-03-2015; Fecha entrega de informe: 09-03-2015.

ResumenEn esta práctica se observaran la generación y propagación de pulsos y ondas periódicas en la superficie del agua. Donde tamv-bien se prodra verificar la ley de reflexión, el fenómeno de refracción, el fenómeno de interferencia y el fenómeno de difracción de las ondas. Se hallara o medira la velocidad de propagación de las ondas en la superficie del agua, donde el montaje es una cubeta de ondas con ayuda de un estroboscopio.

Palabras claves: Cubeta de Ondas, Estrobocopio, Ondas.

AbstractIn practice the generation and propagation of waves in periodic pulses and the water surface were observed. Where is tamvbien password to gain verify the law of reflection, refraction phenomenon, the phenomenon of interference and diffraction phenome -non of waves. He were or measure the velocity of propagation of waves on the water surface, wherein the assembly is a wave trough with a stroboscope.

Keywords: Waves Tray, Strobe, Waves.

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1. Introducción

A una cubeta de ondas se le pretende observar la genera-ción y propagacion de pulsos y ondas periódicas en la su-perficie del agua. Donde además se pretende verificar la ley de la reflexión, observar el fenómeno de refracción, medir la velocidad de propagación de las ondas en la superficie del agua y observar los fenómenos de interferencia y difracción de las ondas y asi establecer sus características principales. ¿Cuál es la ley de reflexión de una onda?, La reflexión de una onda es el rebote que experimenta cuando llega a un obstáculo grande, como una pared. Aunque el obstáculo absorba parte de la energía recibida (incluso vibrando si entra en resonancia) se produce también reflexión en la que se transmite de vuelta parte de la energía a las partículas del medio incidente [1]. ¿Cuál es el fenómeno de refracción?, Se denomina refracción de una onda al cambio de dirección y de velocidad que experimenta ésta cuando pasa de un medio a otro medio en el que puede propagarse. Cada medio se

caracteriza por su índice de refracción. En la refracción hay tres elementos: rayo incidente, línea normal o perpendicular a la superficie y rayo refractado. Se llama ángulo de inci-dencia al que forma la normal con el rayo incidente y ángu-lo de refracción al formado por la normal y el rayo refracta-do. Cuando la onda pasa de un medio a otro en el que la onda viaja más rápido, el rayo refractado se acerca a la normal, mientras que si pasa de un medio a otro en el que la onda viaja a menos velocidad el rayo se aleja de la normal [2]. ¿Cuál es el fenómeno de interferencia?, Se denomina interferencia a la superposición o suma de dos o más ondas. Dependiendo fundamentalmente de las longitudes de onda, amplitudes y de la distancia relativa entre las mismas se

distinguen dos tipos de interferencias: Constructiva: se produce cuando las ondas chocan o se superponen en fases, obteniendo una onda resultante de mayor amplitud que las ondas iniciales. Destructiva: es la superposición de ondas en antifase, obteniendo una onda resultante de menor ampli-tud que las ondas iniciales [3]. ¿Cuál es el fenómeno de di-

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RevColFis, Vol. 1, No.1 de 2014

fraccion?, Se denomina difracción de una onda ala propie-dad que tienen las ondas de rodear los obstáculos en deter-minadas condiciones. Cuando una onda llega a un obstáculo (abertura o punto material) de dimensiones similares a su longitud de onda, ésta se convierte en un nuevo foco emisor de la onda. Esto quiere decir, que cuando una onda llega a un obstáculo de dimensión similar a la longitud de onda, dicho obstáculo se convierte en un nuevo foco emisor de la onda. Cuanto más parecida es la longitud de onda al obstá-culo mayor es el fenómeno de difracción [4].En lo que sigue del informe se plantea el marco teórico, es decir los conceptos, leyes y ecuaciones que sustentan esta práctica, en la sección 3 se presentan los datos y el trata-miento que se hace de ellos, en la sección 4 se presentan las gráficas y se hace el análisis de los resultados, finalmente en la sección 5 se presentan las conclusiones.

2. Marco teórico

Conceptos, ecuaciones y graficas:

Cubeta de ondas: permite ver las ondas que se produ-cen en la superficie de un líquido. Es de plástico o cristal. Tiene unas dimensiones de 40 por 60 por 10 cm. aproximadamente. Tiene también un vibrador para producir impulsos en el líquido. Estos impulsos produ-cen ondas que pasan a través de una rejilla con una determinada abertura. Si tenemos varias rejillas con distintos anchos de boca veremos como varias los efectos que producen en las ondas. El vibrador puede ser un alambre doblado D, con una punta en el líquido y la otra insertada en una base pesada B.  Un contrape-so desplazable C hace cambiar la frecuencia de oscila-ción [5].

Estroboscopio: es un disco con una o varias ranuras radiales, cercanas a su periferiaen posiciones simetri-cas, se utiliza para medir duraciones cortas de tiempo correspondientes a movimientos periódicos (poe ejem-plo el periodo de oscilación de una masa) [6].

Onda: Una onda se define como el fenómeno ondulato-rio y físico por medio del cual se propaga energía sin materia de un punto a otro del espacio a través de al-gún medio sólido, líquido, gaseoso o a través del vacio. Terremotos, el sonido de una guitarra, la luz que nos llega del sol o las olas del mar son fenómenos naturales en donde las ondas desempeñan un papel fundamental. Para que se produzca una onda es imprescindible y necesario que ocurra una perturbación al sistema, es decir es necesario que se produzca una variación de alguna propiedad física del sistema como la presión, la temperatura, la densidad... la cual produce la vibración inicial que se transmite a lo largo de una región del espacio en forma de energía [7].

Velocidad de propagación:

v=f λ (1)

Donde f es la frecuencia de las ondas periódicas y λ es la longitud de onda.

3. Montaje, procedimiento y tabla de datos

Se inicio la clase con la explicación de la docente sobre como son los fenómenos de movimientos ondulatorios en una superficie acuática. Donde el montaje de la práctica consiste en una cubeta de ondas con un estroboscopio. La practica inicia primeramente llenando la cubeta hasta una profundidad aproximadamente de ½ a ¾ cm. Donde luego se dispone de la luz de la lámpara, de tal forma que se ob-tenga el mayor campo visual de la superficie del agua sobre la superficie del papel colocado sobre la mesa. Este campo visual es llamado pantalla. Luego de tener el montaje se dispone a cumplir con los objetivos plasmados los cuales se encuentran en las guias de laboratorio de física 3.

4. Resultados

Para la primera experimentación se lleno la cubeta hasta una profundidad aproximadamente de ½ a ¾ cm. Dando asi un campo visual muy bueno de la pantalla. Para la segunda experimentación se toco un punto de la superficie del agua con el dedo, donde se propago una onda con pulsos cisculares y su velocidad del pulso es igual en

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Autor principal et al.: Titulotodas las direcciones si su frecuencia es constante y su lon-gitud es prácticamente la misma (ecuación (1)).

En la tercera experimentación se tomo un rollizo de madera, el cual se balanceo hacia adelante y hacia atrás, formando asi un pulso semi-circular, el cual al salir del rollizo sale en forma paralela y luego se vuelve un poco circular.En la cuarta experimentación se coloco una barrera recta en la cubeta y se produjo un pulso circular, donde al hacer esto se produjo un choque contra la barrera y asi reboto obte-niendo la misma forma.Eln la quinta experimentación se produjo pulsos rectos de manera que se reflejaron en una barrera paralelaa ellos, donde los pulsos al llegar a esa barrera rebotan de la misma forma. Al cambiar la orientación de de la barrera se observo que los pulsos siguieron derecho excepto los que chocaban con la punta de la barra, dando asi unos angulos de inciden-cia:

45.5° 45.5°

La ley de la reflexión puesto que los angulos son iguales.Para la sexta experimentación se dispuso de una barrera de aproximadamente una forma parabólica, donde se generaron pulsos rectos observándose asi como se reflejaron. Estos pulsos que se reflejaron fueron de forma circular.En la séptima experimentación se coloco en el fondo de la cubeta una de la laminas de plástico con transparencia y se verifico que el agua cubrió su superficie superior. Al gene-rar ondas rectas se observa que no paso nada.En la octava experimentación con la ayuda de un estrobos-copio se hallo la frecuencia y la longitud de onda. Donde la frecuencia es de 15 Hz y la longitud de onda es de 0,014, utilizando asi la ecuación (1) da una velocidad de propaga-ción de onda de 0,21 m/s.

5. Conclusiones y recomendaciones

Se concluyo que se observaron diferentes formas de pulsos de una onda las cuales fueron paralelas a algunos objetos implementados y otras fueron circulares.

Se concluyo que se verifico la ley de reflexión dado que al entrar la onda con un angulo de 45.5° salio con un angulo de 45.5°, o sea, sus angulos son iguales.

Se concluyo que se observo el fenómeno de refracción al haber un cambio de dirección de onda en una de las experimentaciones.

Se concluyo que se hallo la velocidad de propagación de una onda en la uperficie del agua la cual dio 0,21 m/s.

Se concluyo que se observo el fenómeno de interferencia de ondas las cuales se sumaban propagando asi mas la onda.

Se concluyo que se observo el fenómeno de difracción la cual rodea al objeto que se le cruza.

Referencias

[1]. http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/ Fisica/Ondas/Ondas09.htm

[2]. http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/ 4esofisicaquimica/4quincena11/4q11_contenidos_2b.htm

[3]. http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/ 4esofisicaquimica/4quincena11/4q11_contenidos_2d.htm

[4]. http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/ 4esofisicaquimica/4quincena11/4q11_contenidos_2c.htm

[5]. https://www.upct.es/seeu/_as/divulgacion_cyt_09/ Libro_Historia_Ciencia/web/cubeta-de-ondas1.htm

[6]. Guias de laboratorio física 3.[7]. http://www.quees.info/que-es-una-onda.html [8].

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