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UNIVERSIDAD MANUELA BELTRÁN MACROPROCESO DE RECURSOS E INFRAESTRUCTURA ACADÉMICA FORMATO PARA PRÁCTICAS DE LABORATORIO Fecha: Abril de 2011

Código: GRL-006

Versión: 4.0

INFORMACIÓN BÁSICA NOMBRE DE LA PRÁCTICA: Demostrativo Ondas ASIGNATURA: Física Óptica Y Ondas TEMA DE LA PRÁCTICA: Ondas Mecánicas LABORATORIO A UTILIZAR: Laboratorio De Física C-302

PRACTICA: 8

CONTENIDO DE LA GUÍA OBJETIVOS  Determinar los parámetros que intervienen en el movimiento ondulatorio.  Determinar la relación entre velocidad de propagación y elasticidad del medio.  Analizar el comportamiento del desplazamiento, la velocidad y la aceleración en función del tiempo de un movimiento ondulatorio. INTRODUCCIÓN Esta guía de laboratorio va dirigida a estudiantes de Ingenierías, en la cual se estudiará el tipo de movimiento ondulatorio (transversal o longitudinal) presente en algunos sistemas que simulan el movimiento de las partículas en la naturaleza, al ser perturbadas por entidades que proporcionan movimiento ondulatorio a las mismas, junto con algunos fenómenos físicos que se presentan en su desarrollo; tales como el periodo, la amplitud, la velocidad de propagación y la longitud de onda; y estructurar las consideraciones básicas en el estudio de las ondas mecánicas. MARCO TEÓRICO Las ondas mecánicas las podemos clasificar en ondas transversales y ondas longitudinales. En la primera, los movimientos de las partículas del medio que transportan la onda son perpendiculares a la dirección de propagación de la perturbación; en la segunda, el movimiento de oscilación de las partículas del medio es paralelo a la dirección de propagación de la onda.

Figura1. Ondas Transversales y Longitudinales Un modelo simple de onda longitudinal se obtiene a partir de una hilera de pequeños bloques unidos. Las ondas longitudinales reciben el nombre genérico de ondas sonoras, debido a que sus características son prácticamente idénticas a las del sonido ordinario en el aire. Las ondas que se producen en una cuerda tensa son ondas transversales, ya que los puntos de la cuerda oscilan en una dirección perpendicular a la de propagación, que es la dirección de la cuerda en equilibrio. Se pretende que el estudiante por intermedio de los diferentes experimentos que se plantean, aprenda a identificar y clasificar cada uno de los tipos de ondas que hay, que calcule velocidades de propagación, identifique los nodos y vientres de una onda, y que aprenda a medir longitudes onda para que saque sus propias conclusiones con respecto a lo aprendido. De esta forma es

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fundamental tener presente que la velocidad de propagación de un pulso que se define como v  x / t . La figura 1 ilustra el desplazamiento y velocidad de un pulso desde un tiempo t  0 hasta un tiempo t .

Figura 2. Desplazamiento y velocidad de un pulso. Para el caso de ondas estacionarias es importante destacar que la velocidad v de una onda se define como v  f   / T , donde  es la longitud de onda, f corresponde a la frecuencia de oscilación y T el periodo de oscilación. Es crucial descartar según indica la figura 3 que la distancia entre tres Nodos (N) consecutivos corresponde a  . En una onda estacionaria también se distinguen los vientres (V) o Antinodos.

Figura 3. Ondas estacionarias. ACTIVIDAD PREVIA (Incluir en el pre-informe) La siguiente actividad tiene como objetivo, realizar un análisis preliminar a Ondas Mecánicas.  Ingrese a la siguiente dirección: http://www.youtube.com/watch?v=VPEucHW8DOg.  Interactúe con el video y compleméntelo con lecturas de los textos guía. La siguiente actividad Cada integrante del grupo en forma individual y auténtica debe realizar un cuadro sinóptico o mapa conceptual del tema tratado con una extensión mínima de una hoja por ambas caras. METODOLOGÍA A UTILIZAR     

Cada grupo de trabajo (máximo de cuatro estudiantes) redactará el pre-informe que incluye: actividad previa, consulta de las aplicaciones, consulta del marco teórico y el cuestionario de la guía; antes del ingreso a la respectiva clase. Clase magistral introductoria relacionada con el tema propuesto en la guía. Desarrollo de la guía de aprendizaje por parte de los estudiantes. En el momento de resolver el procedimiento el grupo de estudiantes realizará las medidas y los cálculos respectivos en cada montaje y por último terminará de redactar el informe de laboratorio de acuerdo con las indicaciones del docente. El informe será entregado en forma grupal, a mano y en el formato correspondiente.

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MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS A UTILIZAR Materiales y Equipos

Reactivos

1 Demostrativo ondas Longitudinales 1 Demostrativo ondas Transversales 1 Slinky 1 Flexómetro 1 Cronómetro

Materiales Estudiante Regla graduada (30 cm) Tijeras

PRECAUCIONES Y MANEJO DE MATERIALES  El estudiante deberá repasar los conceptos antes mencionados, se les hará entrega de los elementos, verifique el estado de los mismos en el momento en que se le entreguen.  No estire el Slinky más halla de la zona elástica ya que le pude causar una deformación permanente.  No mover bruscamente los demostrativos de ondas Longitudinales y transversales ya que las varillas se pueden desprender. PROCEDIMIENTO Montaje con el Slinky 

Relación entre velocidad y amplitud utilizando el Slinky. 1. Tome el Slinky (Figura 1) y determine una tensión constante en ella manteniendo fijo el largo. 2. Produzca un pulso y determine el tiempo que el pulso se demora en recorrer el Slinky. 3. Determine la velocidad de propagación dividiendo la distancia recorrida por el tiempo empleado en recorrerla. 4. Repita la actividad para pulsos de diferente amplitud y compare las velocidades obtenidas, manteniendo la misma tensión.



Relación entre velocidad y elasticidad del medio utilizando el Slinky. 1. Produzca un pulso en el Slinky de amplitud y tensión determinada. 2. Mida la distancia recorrida por el pulso y el tiempo empleado en recorrerla. 3. Determine la velocidad de propagación. 4. Produzca un pulso de la misma amplitud y aumente la tensión del Slinky. 5. Calcule la velocidad del pulso. 6. Compare las velocidades obtenidas.

Figura 4.

7. Repita la actividad anterior pero aumente la tensión manteniendo fijo el largo pero más estirado. ¿Cómo puede describir la superposición, interferencia constructiva y destructiva en este montaje? 

Ahora utilice el demostrativo de ondas Longitudinales.

Figura 5 (Guías PASCO 1996)

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1. Mida la distancia que hay desde el primer barrote hasta el último barrote y anótela. 2. Produzca un pulso y determine el tiempo que el pulso se demora en recorrer el demostrativo. 3. Determine la velocidad de propagación dividiendo la distancia recorrida por el tiempo empleado en recorrerla para los 3 casos. 4. Ahora haga oscilar los barrotes, observará que uno o más de ellos se quedarán estáticos. Trate de mantener el ritmo. 5. En este punto existe un nodo y un vientre. 6. Mida la frecuencia de oscilación del sistema 7. Dibuje cuantos nodos y vientres hay. 8. Mida desde el primer barrote estático hasta el segundo que se encuentra estático. Ese valor es 9. Con el valor de



2

.

 , encuentre ahora la velocidad de propagación del pulso.

10. Compare este valor con los datos obtenidos anteriormente. ¿Por qué cree usted que los resultados no son los mismos? 11. Si nota alguna diferencia. ¿Qué factores considera usted que influyen? 

Ahora utilice el demostrativo de ondas Transversales.

Figura. 6 (Guías PASCO 1996) Mida la distancia que hay desde el primer barrote hasta donde termina el primer medio, para el segundo medio y el tercer medio repita el mismo procedimiento partiendo desde el inicio de cada uno de ellos. 1. Produzca un pulso y determine el tiempo que el pulso se demora en recorrer el primer medio del demostrativo. 2. Con el mismo pulso determine el tiempo que demora en pasar por el segundo medio del demostrativo. 3. Con el mismo pulso determine el tiempo que demora en pasar por el tercer medio del demostrativo. 4. Determine la velocidad de propagación dividiendo la distancia recorrida por el tiempo empleado en recorrerla para los 3 casos. 5. Ahora haga oscilar los barrotes, observará que uno o más de ellos se quedarán estáticos. Trate de mantener el ritmo. 6. En este punto existe un nodo y un vientre. 7. Mida la frecuencia de oscilación del sistema 8. Dibuje cuantos nodos y vientres hay. 9. Mida desde el primer barrote estático hasta el segundo que se encuentra estático. Ese valor es 10. Con el valor de

 , encuentre ahora la velocidad de propagación del pulso.

 2.

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11. Compare este valor con los datos obtenidos anteriormente. ¿Por qué cree usted que los resultados no son los mismos? 12. Si nota alguna diferencia. ¿Qué factores considera usted que influyen? Teniendo en cuenta la amplitud del pulso en los tres medios ¿Qué diferencias encuentra usted? Explique que sucede en cada caso.

NOTA: En caso de ser requerido, todos los valores obtenidos deben ser consignados en las tablas, y los cálculos realizados en el ítem de resultados que aparece en el formato del informe de laboratorio. BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA PASCO. Guías de laboratorio. 1996. FEYMAN, Richard. Física v1. Editorial Addison Weslley. México, 1998. SEARS, Francis y ZEMANSKY, Mark. Física Universitaria. v1. Pearson Educación, 1999. SERWAY, Raymond. Física. v1. Editorial Mac GrawHill, México, 2001. ELABORÓ Firma Nombre : Profesores Física Fecha:

REVISÓ Firma

de

Laboratorio

Nombre : de Profesores Física Fecha:

APROBÓ Firma

de

Laboratorio

Nombre : de Gerencia de Laboratorios. Departamento de Ciencias Básicas. Fecha:

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INFORME DE LABORATORIO ESTUDIANTES:

GRUPO:

  

NOTA:

 

CARRERA: Formule tres objetivos que desee cumplir con la Práctica de Laboratorio   

Elabore un Mapa conceptual del tema a tratar en la Práctica de Laboratorio. (Actividad Previa)

RESULTADOS

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Análisis de Resultados:______________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________

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CUESTIONARIO 1. Describa las posibles diferencias que puedan existir entre las ondas transversales y las ondas longitudinales.

2. Describa la superposición de ondas, e interferencia destructiva y constructiva.Haga un análisis en base a lo visto en el primer ítem.

3. Explique en detalle cómo un sonido puede propagarse, reflejarse e interferir. ¿Cómo se produce el eco?

4. Una onda sonora se propaga del punto A al punto B, separados 4 m en 10 s, si la longitud de onda es 1m, ¿cuál es su periodo? ¿cuál es su frecuencia?

NOTA: Las preguntas que aparecen en el procedimiento deben ser resueltas y justificadas, en relación a cada uno de los montajes realizados. Use el siguiente espacio para responder.

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CAUSAS DE ERROR Y ACCIONES PARA OBTENER MEJORES RESULTADOS:

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CONCLUSIONES 

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APLICACIÓN PROFESIONAL DE LA PRÁCTICA REALIZADA

BIBLIOGRAFIA UTILIZADA 

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Versión: 4.0