Práctica 3 Ondas Mecánicas Esime Zac

7/24/2019 Práctica 3 Ondas Mecánicas Esime Zac

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Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería

Mecánica y Eléctrica

Unidad Zacatenco

Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica

Laoratorio de !ndas MecánicasPráctica "#

“Onda Estacionarias”

Pro$esor% &lerto !rti' &ce(edo

Integrantes%

Espino'a )ra(o *osé &ntonio

+incón Castillo &licia

Cru' ,re-o Eri.a Elian

&dame Celis /loria Step0an

Cer(antes Contreras &riadna Li'et0

Ponce Castillo César I(án



Objetivo

Obtener la frecuencia, velocidad, amplitud y longitud de onda, a partir de un

simulador de onda.

Antecedentes

Los rizos en un estanque, los sonidos musicales, los temblores sísmicos

producidos por un terremoto: todos estos son fenómenos ondulatorios. Las ondas

surgen siempre que un sistema es perturbado de su posición de equilibrio y la

perturbación puede viajar o propagarse de una región del sistema a otra. Al

propagarse una onda, transporta energía. La energía de las ondas de la luz solar

calienta la supercie terrestre! en tanto que la energía de las ondas sísmicas

puede resquebrajar la corteza terrestre.

Las ondas en las cuerdas desempe"an un papel importante en m#sica. $uando

un m#sico toca una guitarra o un violín, produce ondas que viajan en direcciones

opuestas por las cuerdas del instrumento.

%o todas las ondas son mec&nicas. Las ondas electromagn'ticas (que incluyen

la luz, las ondas de radio, las radiaciones infrarrojas y ultravioleta, y los rayos )(

se pueden propagar incluso en el espacio vacío, donde no *ay un medio.

+na onda mec&nica es una perturbación que viaja por un material o una sustancia

que es el medio de la onda. Al viajar la onda por el medio, las partículas que

constituyen el medio sufren desplazamientos de varios tipos, dependiendo de lanaturaleza de la onda.

i imprimimos al e-tremo izquierdo una ligera sacudida *acia arriba, la sacudida

viaja a lo largo de la cuerda. ecciones sucesivas de la cuerda repiten el

movimiento que dimos al e-tremo, pero en instantes posteriores sucesivos. uesto

que los desplazamientos del medio son perpendiculares o transversales a la

dirección en que la onda viaja por el medio, decimos que se trata de una onda

transversal.

i imprimimos al pistón un solo movimiento *acia adelante y *acia atr&s, el

desplazamiento y las /uctuaciones de presión viajar&n a lo largo del medio. 0n

esta ocasión, los movimientos de las partículas del medio son *acia adelante y

*acia atr&s en la misma línea en que viaja la onda, y decimos que se trata de una

onda longitudinal.

Los modos de vibración asociados con la resonancia en los objetos e-tendidos

como cuerdas y columnas de aire, tienen patrones característicos llamados ondas



estacionarias. 0stos modos de onda estacionaria surgen de la combinación de la

refle-ión y la interferencia, de tal manera que las ondas reflejadas interfieren

constructivamente con las ondas incidentes. +na parte importante de la condición

de esta interferencia constructiva en las cuerdas tensadas, es el *ec*o de los

cambios de fases de las ondas por la refle-ión desde un e-tremo fijo. 1ajo estas

condiciones, el medio aparece vibrar en segmentos o regiones y el *ec*o de que

estas vibraciones se compongan de ondas de propagación, no es aparente de a*í

el t'rmino de onda estacionaria.

0l comportamiento de las ondas en los puntos de mínima y m&-ima vibración

2nodos y antinodos3 contribuye a la interferencia constructiva que forman las

ondas estacionarias resonantes. La ilustración de arriba consiste en ondas

transversales en una cuerda, pero las ondas estacionarias tambi'n se producen

con las ondas longitudinales en una columna de aire. Las ondas estacionarias en

columnas de aire tambi'n forman nodos y antinodos, pero los cambios de fase

implicados deben ser e-aminados por separado.

La longitud de un patrón de onda completo es la distancia entre una cresta y la

siguiente, o de un valle al siguiente, o de cualquier punto al punto correspondiente

en la siguiente repetición de la forma. Llamamos a esta distancia longitud de onda,

denotada con l 2la letra griega lambda3. 0l patrón de onda viaja con rapidez

constante v y avanza una longitud de onda l en el lapso de un periodo 4. or lo

tanto, la rapidez de la onda v est& dada por , dado que f5674.

V=λω (velocidad de onda)



La rapidez de propagación es igual al producto de la longitud de onda y la

frecuencia. La frecuencia es una propiedad de toda la onda periódica, porque

todos los puntos de la cuerda oscilan con la misma frecuencia f.

T= periodo

Υ= frecuencia (Hz)

λ=Lonitud de onda (!)

ω=velocidad anular (rad"se)

V=velocidad (!"s)

A=a!plitud (!)

#ateriales



• imulador de ondas

• ensores de fotocelda

• $ronómetro

$esarrollo del e%peri!ento

0n el simulador de ondas, se produjo una oscilación de un periodo, con una cierta

longitud de onda, se colocaron los sensores de fotocelda en los puntos donde laonda *acia m&-imos y mínimos. $on la ayuda del cronómetro pudimos saber

cu&ntas oscilaciones *abía en un minuto. 8a con los conocimientos matem&ticos

previos, calculamos su periodo, frecuencia, amplitud de onda y su velocidad.



&'lculos !ate!'ticos



Υ=1

T ω=2πΥ V=λω A=V

ω

T=*++Hz

Υ=1

.911 Υ=+*,

+"se

ω = -. (+*,) ω= /0*/+ rad"se

V= (+*,)(/0*/+) v=112- !"s

A= (112-)"(/0*/+) A=03!

&onclusiones4



• 0n un simulador de onda un simulador de onda, solamente con saber su

longitud de onda y el n#mero de periodos con los que oscila, podemos

obtener muc*as características de esta onda, como su frecuencia,

velocidad y su amplitud.

• 0stos conocimientos los podemos aplicar en ondas de algunos

instrumentos musicales de cuerda como los violines, guitarras, cellos,

pianos, etc.

1ibliografía:• ears, 9emansy, ;<ísica +niversitaria=, earson, ags, >?@B6@

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