UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICOLABORATORIO DE FÍSICA Prof. Martín Morales F.

TÍTULO: ONDAS TRANSVERSALES ESTACIONARIAS EN UNA CUERDA VIBRANDO

OBJETIVO: Analizar el fenómeno de las ondas estacionarias en una cuerda vibrando Determinar la frecuencia de las ondas en una cuerda vibrante

FUNDAMENTOS TEÓRICOS: En la producción experimental de ondas podemos utilizar un vibrador periódico que envía pulsos senoidales de frecuencia medible hacia una cuerda flexible cuyo longitud está fija, se producen entonces ondas transversales que corren en ambos sentidos y que se reflejan en los extremos. La acción recíproca de las ondas directas y reflejadas a lo largo de la cuerda produce lo que se llama “ondas estacionarias”. Las posibles formas de vibrar de la cuerda son como se ilustra en la figura:

Donde L = Longitud de la cuerda, y n = 1, 2,3,… (número de usos en la cuerda)

Los puntos que no se desplazan (A, B, D y F en la figura 3) se llaman nodos y a los de máximo desplazamiento (C y E) se les llama antinodos (o vientres). La figura formada entre dos nodos se les llama uso. Observe que en los extremos se producen obligatoriamente nodos y cualquier número de nodos entre ellos, además la distancia que separa dos nodos (un uso) es igual a una semilongitud de onda. Lo anterior podemos resumirlo así:

L= λ2,2 λ

2,3 λ

2,4 λ

2,…n λ

2 y n = 1, 2, 3,… Ósea que λ=2 L,2 L2,2 L

3 , 2 L4,…2 L

n

Por otro lado sabemos que f=vλ y por tanto afirmar que las frecuencias naturales con que puede

vibrar la cuerda son: f=v2l,2 v

2l,3 v

2l,…n v

2l Donde v es la velocidad con que se propaga la

onda en dicha cuerda y viene dada por v=√Tμ , T es la tensión en la cuerda y μ=mL , la densidad

lineal de masa en la cuerda. Entonces las frecuencias posibles de vibración de una cuerda de

longitud L y sometida a una tensión T pueden ser: f n=n

2L √Tμ , que para n = 1 se tiene la

frecuencia más baja llamada la frecuencia fundamental, para n > 1 son los armónicos. Estas son las frecuencias para las cuales la cuerda de manera natural puede vibrar y entrar en resonancia con cualquier agente que le suministre alguna de estas frecuencias. Si la cuerda es obligada a vibrar con una frecuencia distinta a alguna de este conjunto, decimos que está en resonancia forzada.

MATERIAL UTILIZADO: Aparato de vibración de cuerda, Cinta métrica, cuerda de aprox. 70 cm, Estroboscopio, Balanza

MONTAJE:

Se indicará en clase

PROCEDIMIENTO:1. Tome una muestra de la cuerda que se va a usar en la experiencia, pésela y mídale su longitud, para determinarle la densidad lineal de masa.2. Ponga en funcionamiento el vibrador (pulsando el botón que aparece en lado superior izquierdo del equipo)3. Desplazando verticalmente el soporte que mantiene el dinamómetro, ajuste la tensión de modo que se vayan formando uno, dos, tres, cuatro usos y al tiempo registre el valor de la tensión que indica el dinamómetro y de este modo llene la tabla siguiente.4. Use la lámpara estroboscópica para determinar la frecuencia con vibra la cuerda

ANOTACIONES Y CÁLCULOS:

Frecuencia con que vibra la cuerda (medida con la Lámpara estroboscópica)= (NO, Dañada) Hz

Densidad lineal de masa de la cuerda, µ = _________________Kgm

Nº de usosTensión [ N]Longitud (de la cuerda)Frecuencia [Hz]

Calcule la frecuencia usando la ecuación: f n=n

2Lv , calcule el valor promedio de estas

frecuencias, y confronte este resultado con el registrado con la lámpara estroboscópica.

PPREGUNTAS: 1. Qué se entiende por onda estacionaria?2. Haga una precisa distinción entre la velocidad de propagación de una onda transversal y la velocidad de un punto de la cuerda

3. Qué determina la velocidad de un pulso en la cuerda?4. Cuando la cuerda está en resonancia? Cuando la cuerda esta en resonancia forzada?5. Por qué los instrumentos de cuerda son huecos? Qué papel juega la forma del cuerpo de un Instrumento de cuerda?6. En una onda estacionaria en una cuerda, es cero la densidad de energía en los nodos?

UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICODEPARTAMENTO DE FÍSICALABORATORIO DE FÍSICA

PRE-INFORME

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: Ondas Estacionarias transversales en una cuerda vibrandoFecha de realización:

INTEGRANTES

Grupo

No ______

1.)2.)3.)4.)5.)

TABLAS DE DATOS:

Densidad lineal de masa de la cuerda, µ = _________________Kgm

Nº de usosTensión [ N]

Longitud (de la cuerda)Frecuencia [Hz]

Valor promedio obtenido para la frecuencia del oscilador: _______________________ Hz