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• Cristhian Urueña Aranda

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Ondas Transversales En Una Cuerda Ricardo Cedano 2120132011, Felipe Bohórquez 2120132025, Cristhian Urueña 2120252038, Stefany Feria 2320152045, Cristian Lombana 2120132029 1

Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas, Universidad de Ibagué, Carrera 22 Calle 67. B/Ambalá, Ibagué, Tolima. E-mail:

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Resumen (0,5) Una onda es un medio ondulatorio y físico por medio del cual se propaga energía sin materia de un punto a otro del espacio, a través de un medio sólido, o a través del vacío. En este caso para propagar una onda en la práctica se hace mediante un generador de onda en el cual en este trabajo tiene como objetivo estudiar la propagación de las ondas transversales en una cuerda, determinando cuatro (5) modos; donde se observó perfectamente el fenómeno. En los cuales se realizó la práctica de laboratorio siguiendo paso a paso lo requerido en la guía, recopilando la información necesaria como la amplitud, la frecuencia y la longitud de onda para las diferentes dos masas llegando a obtener una idea más clara respecto a esta práctica observando el fenómeno de ondas estacionarias transversales, para después poder desarrollar o evaluar la velocidad respectivamente. Palabras clave: ondas transversales, frecuencias, amplitud de onda, longitud de onda, modos normales de

oscilación. Frecuencia es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico.

I

INTRODUCCIÓN (0,25)

En este laboratorio se analiza el comportamiento de una onda transversal en un modelo real, donde se nota las relaciones entre frecuencias, longitudes de onda y sus modos normales de oscilación, además de otros aspectos importantes, y podremos notar que la velocidad de propagación de una onda depende del medio.

II MARCO TEORICO (0,25) Con esta experiencia se necesita conocer unos conceptos muy importantes como son:

Ondas transversales: En las ondas transversales, el desplazamiento del medio es perpendicular a la dirección de propagación de la onda. Una ola en un estanque y una onda en una cuerda son ondas transversales que se visualizan fácilmente.

Para calcular la frecuencia de un suceso, se contabilizan un número de ocurrencias de este teniendo en cuenta un intervalo temporal, luego estas repeticiones se dividen por el tiempo transcurrido. Según el Sistema Internacional (SI), la frecuencia se mide en hercios (Hz), en honor a Heinrich Rudolf Hertz. Un hercio es la frecuencia de un suceso o fenómeno repetido una vez por segundo. Amplitud de onda: En física la amplitud (del latín amplitūdo) de un movimiento oscilatorio, ondulatorio o señal electromagnética es una medida de la variación máxima del desplazamiento u otra magnitud física que varía periódica o casi periódicamente en el tiempo. Es la distancia entre el punto más alejado de una onda y el punto de equilibrio o medio. Modos normales de oscilación: Un modo normal de un sistema oscilatorio es la frecuencia a la cual la estructura deformable oscilará al ser perturbada. Los modos normales son también llamados frecuencias naturales o frecuencias resonantes. Para cada estructura existe un conjunto de estas frecuencias que es único.

Longitud de onda: La longitud de onda es la distancia real que recorre una perturbación (una onda) en un determinado intervalo de tiempo. Ese intervalo de tiempo es el transcurrido entre dos máximos consecutivos de alguna propiedad física de la onda.

III MATERIALES Y MÉTODOS (1) Materiales



Cuerda.



Masa de diferente peso.



Pesa.



Metro.



Vibrador.

Times New Roman 10] En esta sección los estudiantes deben expresar cuales fueron los materiales utilizados en la practica y describir la metodología que siguieron para llevar a cabo el laboratorio. En esta sección también deben aparecer las medidas que realizaron durante el laboratorio

IV RESULTADOS (1.5)

v=

√

M .g.l Mc

√

( ( 0,2 kg ) ( 9,81 )( 1,11 )) 9 x 10−3

v=

Métodos En el laboratorio se empezó por pesar la cuerda luego medirla después amarrándola al simulador para luego llevarla hasta la polea luego se cuelga la masa a la cuerda en la punta para comenzar a medir la frecuencia, la amplitud y λ/2, para los diferentes modos respectivos que se encontraban en la guía de laboratorio una vez que se hallaron esos cuatro modos se ponía otra masa diferente y se realizaba el mismo proceso.

;

Fteo=

Vteo 2L

Fteo=

15,55 m/ s =7 Hz 2 (1,11 ) m

Fteo=2

=14 Hz ( Vteo 2L )

Fteo=3

=21 Hz ( Vteo 2L )

= 15,55m/s

Hz| ( 36|Hz−21 )( 100 ) =71,42 21 Hz

Vteo Fteo=4 =28 Hz 2L

E 3=

Vteo =35 Hz 2L

E 4=

( )

Fteo=5

( )

Fexp1 = 12 Hz Fexp2 = 25 Hz Fexp3 = 36 Hz Fexp4 = 49 Hz Fexp5 = 66 Hz

E 2=

Hz| (|49 Hz−28 ) (100 )=75 28 Hz

Hz| (|66 Hz−35 )( 100 ) =88,5 35 Hz

v : λf v 1: (1.3 m ) ( 12 Hz ) =15,6 m/s

Vexp=f . λ

Vexp=( 10 Hz )( 1,3 m )=13

m s

v 2: ( 0,65 m ) ( 25 Hz )=16,25 m/s v 3 : ( 0,433 m )( 36 Hz )=15,58m/ s

Errores experimentales

v 4 : ( 0,325 m ) ( 49 Hz ) =15,92m/s

¿ Vexp−Vteo∨ ¿ Vteo ¿ ¿ ¿

v 5 : ( 0,26 m )( 66 Hz ) =17,16 m/s

m m 13 −15 ( | s s )| E= ( 100 ) =15,38

(

13

m s

)

¿ Fexp−Fteo∨ ¿ Fteo ¿ ¿ ¿

Los modos normales obtenidos con las frecuencias experimentales.

Primer modo de oscilación con una frecuencia de 12 Hz.

Hz| (|12 Hz−7 ) ( 100)=71,4 7 Hz |25 Hz−14 Hz| E 2=( ) (100 )=78,5 14 Hz E 1=

Segundo modo normal de oscilación con una frecuencia de 25 Hz.

λ Vs T(1/f) 150 f(x) = 1541.06x + 1.83 R² = 1

100

Tercer modo normal de oscilación con una frecuencia de 36 Hz.

50 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09

v f

λ: v: Cuarto modo normal de oscilación con una frecuencia de 49 Hz.

√ √

T µ

√

T 1 µ f

T µ λ: f λ:

()

Para eliminar la raiz elevamos al cuadrado a ambos lados.

Quinto modo normal de oscilación con una frecuencia de 66Hz.

λ2 :

Tabla de los valores experimentales de longitud de onda vs periodo

λ2 :(V )(T )

λ(longitud de onda) 130 65 43,33 32,5 26

T (1/f) 0,083333 33 0,04 0,027777 78 0,020408 16 0,015151 52

Grafica longitud vs periodo.

T µ

1 f

2

( )( )

v f ¿ ¿ ¿ 2

v :T2 2 f v

v 2 :T f2

(f )(T ) ¿ ¿ ¿ v :√¿



medio y el vibrador no son perfectos y cuentan con variaciones en sus acciones. Los datos obtenidos se asemejan muchos con los datos teóricos lo cual determina que el error en la toma de medidas es muy mínimo.

Bibliografía

v : FT

1.

A.P.French. (2006). vibraciones y ondas. Estados

2.

unidos: editorial reverté. Álzate López, Héctor. (2007). física de ondas. Colombia Universidad de Antioquia.

3. 4.

V ANÁLISIS Y CONCLUSIONES (1.0) 

 

La experiencia de realizar la práctica de laboratorio fue enriquecedora, en ella se trató de representar una onda estacionaria, producto de la incidencia y reflexión; ondas constructivas que forman la superposición de la onda, además fue curioso evidenciar el número de nodos que se formaba al poner el sistema en movimiento. Las ondas estacionarias se producen al tener bien definidas la tensión, y a una frecuencia donde se defina bien cada modo normal de oscilación. El teórico es solo una ayuda para encontrar el adecuado para producir ondas estacionarais, ya que el

.

Martínez, E Oscar. (2007). física de ondas. Buenos Aires: El Planeta. Heras, C. Alberto. (1970). Física Volumen II campos y ondas. Costa Rica: Universidad de Costa Rica.