Ao de la Promocin de la Industria Responsable y Compromiso Climtico

Alumnos:PORTUGUEZ BENANCIO JEAN 20144094GMUOZ PIRO LUIS 20140162HCALLIRGOS COLLANTES DANIEL 20140285B

Profesor: CHIRINOS VILLARUEL FERNANDO

Curso: FISICA II FI-204

Seccin:M1

Facultad:FIEE

Tema:ONDAS ESTACIONARIAS

Lima, Noviembre del 2014FUNDAMENTO TERICOPara poder realizar este laboratorio repasemos los siguientes conceptos:Qu son las ondas?Unaondaconsiste en la propagacin de una perturbacin de alguna propiedad de un medio, por ejemplo,densidad, presin,campo elctricoocampo magntico, a travs de dicho medio, implicando un transporte deenergasin transporte de materia. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa comoaire,agua, un trozo demetale, incluso, inmaterial como el vaco.

Cules son las principales caractersticas de una onda peridica?Las ondas peridicas estn caracterizadas porcrestas o montesyvalles, y usualmente es categorizada como longitudinal o transversal. Unaonda transversales aquella con las vibraciones perpendiculares a la direccin de propagacin de la onda; ejemplos incluyen ondas en una cuerda yondas electromagnticas.Onda longitudinales aquella con vibraciones paralelas en la direccin de la propagacin de las ondas; ejemplos incluyen ondas sonoras.Cuando un objeto corte hacia arriba y abajo en una onda en un estanque, experimenta una trayectoria orbital porque las ondas no son simples ondas transversales sinusoidales.Ondasen la superficie de una cuba son realmente una combinacin de ondas transversales y longitudinales; por lo tanto, los puntos en la superficie siguen caminos orbitales.Todas las ondas tienen un comportamiento comn bajo un nmero de situaciones estndar. Todas las ondas pueden experimentar las siguientes: Difraccin. Ocurre cuando una onda al topar con el borde de un obstculo deja de ir en lnea recta para rodearlo. Efecto Doppler. Efecto debido al movimiento relativo entre la fuente emisora de las ondas y el receptor de las mismas. Interferencia. Ocurre cuando dos ondas se combinan al encontrarse en el mismo punto del espacio. Reflexin. Ocurre cuando una onda, al encontrarse con un nuevo medio que no puede atravesar, cambia de direccin. Refraccin. Ocurre cuando una onda cambia de direccin al entrar en un nuevo medio en el que viaja a distinta velocidad. Onda de choque. Ocurre cuando varias ondas que viajan en un medio se superponen formando un cono.

Qu es una onda estacionaria?Lasondas estacionariasson ondas producidas enun medio limitado, como, por ejemplo, una cuerda elstica no muy larga y fija en al menos uno de sus dos extremos. Para generar en dicha cuerda una onda estacionaria, se puede atar por un extremo a una pared y hacer vibrar al otro con una pequea amplitud. Se obtienen pulsos transversales que viajan hasta la pared, donde se reflejan y vuelven. La cuerda es recorrida por dos ondas de sentido opuesto y se producen interferencias que, en principio, dan lugar a unas oscilaciones bastante desordenadas. Aumentando la frecuencia con la que se agita el extremo de la cuerda se puede conseguir que las oscilaciones adquieran un vientre fijo en el centro y dos nodos tambin fijos en los extremos. Esta onda se llama estacionaria porque, a diferencia del resto de ondas, en las que se aprecia un avance de las crestas y los valles, no parece moverse.

Qu son los modos normales de vibracin?En trminos fsicos, las ondas estacionarias son producidas por lainterferencia(superposicin) de ondas y sus reflexiones (a pesar de que tambin es posible decir justamente lo opuesto; que una onda viajera es unasuperposicinde ondas estacionarias). La forma geomtrica del medio determina cual ser el patrn de interferencia, o sea determina la formaf(x,y,z) de la onda estacionaria. Esta dependencia en el espacio es llamada unmodo normal.Usualmente, en problemas con dependencia continua de (x, y, z) no existe un nmero determinado de modos normales, en cambio existe un nmero infinito de modos normales. Si el problema est acotado (o sea est definido en una porcin restringida del espacio) existe un nmero discreto infinito de modos normales (usualmente numeradosn= 1, 2,3,...). Si el problema no est acotado, existe unespectrocontinuo de modos normales.Las frecuencias permitidas dependen de los modos normales como tambin de las constantes fsicas del problema (densidad, tensin,presin, etc.) lo que determina lavelocidad de fasede la onda. El rango de todas las frecuencias normales es por lo general llamado elespectro de frecuencias. Por lo general, cada frecuencia est modulada por la amplitud a la cual se ha generado, dando lugar a un grfico delespectro de potenciade las oscilaciones.En el mbito de lamsica, los modos normales de vibracin de los instrumentos (cuerdas, vientos, percusin, etc.) son llamados "armnicos".

Cul es la forma general de una onda estacionaria?Unaonda estacionariaes una forma continua de modo normal. En una onda estacionaria, todos los elementos del espacio (o sea las coordenadas (x,y,z)) oscilan con la misma frecuenciay enfase(alcanzando el punto deequilibriojuntas), pero cada una de ellas con una amplitud diferente.La forma general de una onda estacionaria es:Dondees la amplitud de la onda de cada punto del medio yes la pulsacin en cada punto del medio.

Cmo calculamos la frecuencia de los modos normales de vibracin?Considrese una cuerda de longitudLfija en los extremos. La cuerda tiene un conjunto de modos normales de vibracin, cada uno con una frecuencia caracterstica. Las frecuencias se pueden calcular fcilmente.En primer lugar, los extremos de la cuerda deben de ser nodos ya que estos puntos se encuentran fijos. El primer modo de vibracin ser aqul en el que la longitud de la cuerda sea igual a media longitud de ondaL=l/2. Para el segundo modo de vibracin, la longitud de la cuerda ser igual a una longitud de onda,L=l. Para el tercer modo,L=3l/2, y as sucesivamente. En consecuencia, las longitudes de onda de los diferentes modos de vibracin se puede expresar como.

OBJETIVO GENERAL:Verificar experimentalmente la relacin existente entre los parmetros de una onda asi como la tensin y la densidad lineal

OBJETIVOS PARTICULARES:1. Determinar la frecuencia para distintos valores de n= 2,3,4,5,6.1. Comprobar la relacin entre la frecuencia, la longitud de onda y la velocidad de una onda estacionaria.1. Verificar las ecuaciones de una onda estacionaria.1. Realizar los distintos cambios en la frecuencia y la masa para poder visualizar los modos de vibracin.

PARTE EXPERIMENTALEQUIPO DE TRABAJO: Una computadora con el programa Logger Pro instalado. Una interfase LabPro de Vernier. Un soporte universal con nueces. Regla milimetrada metlica. Recipiente plstico y arena. Un kit de ondas estacionarias Un superpolea Vernier Pedazo de hilo aprox 1.30 m 1 Balanza electrnica

CALCULOS Y ANALLISIS DE RESULTADOSPRIMERA PARTE: MONTAJE EXPERIMENTALEn esta parte hacemos clculos de la densidad lineal y la frecuencia para n=2.

Hacemos el montaje experimental de acuerdo a la figura

SEGUNDA PARTE: FRECUENCIA VARIABLECalculamos los dems valores de la frecuencias para n=3,4,5,6 y hallamos los valores experimentales para los respectivos valores de n.ntericoexperimental

220.119.4

333.1330.5

444.1741.8

555.2250.9

666.2660.8

Los porcentajes de error son:ntericoexperimental% error

220.119.43.482

333.1330.57.938

444.1741.85.365

555.2250.97.823

666.2660.88.240

nexperimentalxyx^2

219.438.84

330.591.59

441.8167.216

550.9254.525

660.8364.836

20203.4916.890

TERCERA PARTE: MASA VARIABLEDe la misma manera hallamos los valores experimentales de las masas para los cuales se forman los distintos modos de vibracin.nmtericomexperimental

22123

32126

42128

52127

62126

Los porcentajes de error son: nmtericomexperimental% error

221239.523

3212623.809

4212833.333

5212728.571

6212623.809

Se puede apreciar que los porcentajes de error en la masa son altos ya que al utilizar valores en gramos al variar la masa para que haya un cambio notable debe variarse en mayor cantidad.

nmtericomexperimental% errorxyx^2

221239.523809546529

3212623.80952478676

4212833.333333112784

5212728.571429135729

6212623.809524156676

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES Pudimos observar la formacin de ondas estacionarias para cada valor de n Al encontrar el valor de la densidad lineal nos damos cuenta que tiene un mnimo margen de error La formacin de cada modo de onda depende de la frecuencia y de la masa proporcionada como tensin. Pudimos observar el comportamiento de la velocidad, la direccin de la aceleracin en cuento su posicin variaba con el tiempo.

RECOMENDACIONES Tener precisin al colocar al instalar la cuerda con la portapesa y el soporte de modo que estn en una misma direccin. Al aumentar la masa en la portapesa colocarlos en pequeas cantidades. Se recuerda tambin que se cometen algunos errores durante el montaje asi como la obtencin de los datos Tener en cuenta que los resultados tienen un pequeo margen de error, el cual fue calculado.

BIBLIOGRAFIA Tipler P. 2001Fisica para lacienciaytecnologa. Leyva. Fisica II Sears Zemansky. Fisica Universitaria.