informe ondas 1

13
ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL INSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS LABORATORIO DE FISICA B Título de la práctica: Ondas I Profesor: Ing. José Alexander Ortega Medina Nombre: Robert Roca Figueroa Fecha de entrega del informe: Miércoles, 29 de junio de 2011 Paralelo: 6 Año - Término:

Upload: robert-roca

Post on 24-Jun-2015

3.860 views

Category:

Education


1 download

DESCRIPTION

Informe Ondas 1 Laboratorio Fisica B ESPOL

TRANSCRIPT

Page 1: Informe Ondas 1

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORALINSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS

LABORATORIO DE FISICA B

Título de la práctica:

Ondas I

Profesor:

Ing. José Alexander Ortega Medina

Nombre:

Robert Roca Figueroa

Fecha de entrega del informe:

Miércoles, 29 de junio de 2011

Paralelo:

6

Año - Término:

I Término 2011

RESUMEN:

Page 2: Informe Ondas 1

Generamos ondas transversales estacionarias circularmente polarizadas de diferente longitud de onda y frecuencia constante. Con las diferentes cuerdas generamos la mayor cantidad de nodos posibles y por cada numero de nodos tomamos el dato de fuerza que marca el dinamómetro, esto lo realizamos para cada cuerda, después con las formulas consultadas en la teoría realizamos cálculos, análisis y las conclusiones del experimento.

OBJETIVO:Generar ondas transversales estacionarias circularmente polarizadas, de diferente longitud de onda y frecuencia constante.

EQUIPO: (figura 1) Aparato básico. Interruptor. Cable de conexión a la red. Excéntrica. Soporte para el dinamómetro. Dinamómetro, alcance 1,0 N.

Tornillo para ajustar la posición del dinamómetro.

Polea para transmitir la tensión de la cuerda.

Cuerdas de distinta masa y longitudes para ser utilizadas en el aparato básico

FUNDAMENTO TEÓRICO:

Una onda es una propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, que se propaga a través del espacio transportando energía. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal, el espacio o el vacío.

Si dos o más trenes de ondas se cruzan en un punto determinado, la experiencia muestra que cada tren de onda actúa como si estuviera solo y que su elongación en este punto no es perturbada por la otra elongación, en consecuencia la elongación resultante Y es la suma vectorial de las elongaciones individuales y y y ‘.Como estudiaremos solamente elongaciones en la misma dirección, o sea paralelas, nuestra suma será una suma algebráica, o sea que tendremos:

Y= y+ y '

Si dibujamos la resultante de los dos movimientos en un mismo gráfico a diferentes tiempos, se obtiene la figura 2. Generalmente, la cuerda vibra tan rápidamente que el ojo solo percibe una figura en forma de husos separados por puntos que no vibran, los nodos.

Figura 2En una onda progresiva la sinusoidal se desplaza; aquí la sinusoidal se deforma sin desplazarse, la energía no puede fluir más allá de los nodos puesto que permanecen en

Page 3: Informe Ondas 1

reposo. Por tanto, la energía es estacionaria o sea que en cada punto se reparte alternativamente en energía cinética y potencial elástica. Este tipo de movimiento se denomina ondas estacionarias.

Consideremos una cuerda fija por ambos extremos y un dispositivo externo que la hace vibrar. Un tren continuo de ondas se refleja en los extremos y se producen ondas estacionarias en la cuerda con dos nodos obligatorios en los extremos, y cualquier número de nodos entre ellos (figura 3)

Puesto que los nodos están separados por una distancia igual a una semilongitud de onda, la longitud de la cuerda puede ser:

L= λ2,2λ2,3λ2,…… .., n

λ2(n=1,2 ,3 ,……..)

La longitud de onda será:

λ=2 L,2 L2,2L3,…… ..,2

Ln

Y puesto que f=v/λ, las frecuencias naturales que tendrá la cuerda serán:

f= v2L,2v2L,3v2L,…….. , n

v2 L

Y como en una cuerda la velocidad de la onda es v=√ Fµ deducimos que las frecuencias

naturales de una cuerda son:

f= n2L √ Fµ

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

Page 4: Informe Ondas 1

1. Aseguramos de cumplir con las normas de seguridad dentro del laboratorio ya que podríamos tener inconvenientes con la realización de la práctica.

2. Con la explicación dada por el ingeniero procedemos a trabajar con las diferentes cuerdas.

3. Primero trabajamos con la cuerda menos densa.4. Acoplamos esta primera cuerda al dispositivo que la hará vibrar,5. Anotamos la tensión de la cuerda medida con el dinamómetro que va

apareciendo el número de nodos. 6. Empleamos las fórmulas para hallar la velocidad y los demás valores

necesarios.7. Anotamos los datos.8. Realizamos los pasos 4 – 7, con una cuerda más densa.9. Comparamos los valores obtenidos y verificamos que se cumple que:

λ≈√F10.Completamos las preguntas que se encuentran al final de la práctica.

TABLA DE DATOS:

CUERDA DE 1 HILON° nodos 2 3 4 5 6 7

F (N) 1.55 0.4 0.2 0.1 0.05 0.025f (Hz) 60

CUERDA DE 2 HILOSN° nodos 2 3 4 5

F (N) 3.55 1.05 0.5 0.2f (Hz) 60

Page 5: Informe Ondas 1

CÁLCULOS:

Verificación de: λ≈√F

CUERDA DE 1 HILO

L= (62 x10−2 ±0,01) [m]m= (4 x10−3 ± 0,001) [kg]

Cálculo de la densidad lineal con su incertidumbre

μ=mL

μ= 4 x 10−2 kg62 x10−2m

μ=6.45x 10−3 kg /m

δμ= δmL+δLmL2

δμ=(0.001 )(62x10−2)+(0.01)(4 x 10−3)

(62 x10−2)2

δμ=6.6 x10−4

3.8 x 10−1

δμ=1.73 x 10−3 kg /m

μ=((6.45±1.73)x 10−3 ) [kg /m ]

Cálculo de la longitud de onda

λ2=2 Ln

λ2=2(48.4 x 10−2)

1

λ2=0.968[m ]

λ3=2 Ln

λ3=2 (48.4 x 10−2)

2

λ3=0.484 [m]

λ4=2 Ln

λ4=2(48.4 x10−2)

3

λ4=0.33[m]

λ5=2 Ln

λ5=2 (48.4 x 10−2)

4

Page 6: Informe Ondas 1

λ5=0.242[m ]

λ6=2Ln

λ6=2(48.4 x 10−2)

5

λ6=0.193 [m ]

λ7=2Ln

λ7=2(48.4 x 10−2)

6

λ7=0.161[m ]

Cálculo de la velocidad de la onda

v2=√ F2μv2=√ 1.55

6.45 x10−3

v2=15.50 [m / s ]

v3=√ F3μv3=√ 0,4

6.45 x10−3

v3=7.87[m /s ]

v4=√F4μv4=√ 0.2

6.45x 10−3

v4=5.57 [m /s]

v5=√ F5μv5=√ 0.1

6.45 x10−3

v5=3.94 [m / s]

v6=√ F6μv6=√ 0.05

6.45 x 10−3

v6=2.78[m /s ]

v7=√ F7μv7=√ 0.025

6.45 x10−3

Page 7: Informe Ondas 1

v7=1.97[m /s ]Cálculo de la velocidad de propagación

v2=λ2 f

v2=0.968∗60

v2=58.08 [m / s ]

v3=λ3 f

v3=0.484∗60

v3=29.04 [m / s]

v4=λ4 f

v4=0.33∗60

v4=19.8 [m / s]

v5=λ5 f

v5=0.242∗60

v5=14.52[m /s ]

v6=λ6 f

v6=0.193∗60

v6=11.62[m / s]

v7=λ7 f

v7=0.161∗60

v7=9.66 [m / s]

CUERDA DE 2 HILOS

L= (62 x10−2 ±0,01) [m]m= 2(4 x10−3 ± 0,001) [kg]

Cálculo de la densidad lineal con su incertidumbre

μ=2mL

μ=2(4 x10−3)kg62 x10−2m

μ=0.0129kg/m

δμ= δmL+δLmL2

δμ=(0.001 )(62x10−2)+(0.01)(8 x10−3)

(62 x10−2)2

δμ= 7 x10−4

3.8 x10−1

δμ=1.82 x10−3 kg/m

μ=((12.9±1.82) x10−3 )[kg /m]

Page 8: Informe Ondas 1

Cálculo de la longitud de onda

λ2=2 Ln

λ2=2(48.4 x 10−2)

1

λ2=0.968[m ]

λ3=2 Ln

λ3=2 (48.4 x 10−2)

2

λ3=0.4843[m ]

λ4=2 Ln

λ4=2(48.4 x10−2)

3

λ4=0.33[m]

λ5=2 Ln

λ5=2 (48.4 x 10−2)

4

λ5=0.242[m ]

Cálculo de la velocidad de la onda

v2=√ F2μv2=√ 3.65

12.9 x10−3

v2=16.82 [m / s ]

v3=√ F3μv3=√ 1.05

12.9 x10−3

v3=9.02[m /s ]

v4=√F4μv4=√ 0.5

12.9x 10−3

v4=6.23 [m/ s]

v5=√ F5μv5=√ 0.2

12.9 x10−3

v5=3.94 [m / s]

Page 9: Informe Ondas 1

Cálculo de la velocidad de propagación

v2=λ2 f

v2=0.968∗60

v2=58.08 [m / s ]

v3=λ3 f

v3=0.484∗60

v3=29.04 [m / s]

v4=λ4 f

v4=0.33∗60

v4=19.8 [m / s]

v5=λ5 f

v5=0.242∗60

v5=14.52[m /s ]TABLA DE RESULTADOS:

CUERDA DE 1 HILON° nodos 2 3 4 5 6 7

(m)λ 0.968 0.484 0.33 0.242 0.193 0.161F (N) 1.55 0.4 0.2 0.1 0.05 0.025

v=√ Fμ (ms ) 15.50 7.87 5.57 3.94 2.78 1.97

f (Hz) 60v= f (m/s)λ 58.08 29.04 19.8 14.52 11.62 9.66

CUERDA DE 2 HILOSN° nodos 2 3 4 5

(m)λ 0.968 0.484 0.33 0.242F (N) 3.65 1.05 0.5 0.2

v=√ Fμ (ms ) 16.82 9.02 6.23 3.94

f (Hz) 60v= f (m/s)λ 58.08 29.04 19.8 14.52

Page 10: Informe Ondas 1

GRÁFICOS:

DISCUSIÓN:

Cálculos: Aplicar correctamente las fórmulas y datos fue la clave para que la práctica tenga éxito.Observación: La correcta observación de estos experimentos, nos llevarán a una correcta explicación de estos fenómenos.Resultados: Como resultados tenemos la explicación de los fenómenos que hemos observado.

CONCLUSIONES:

Determinamos valores que fueron aproximadas a los resultados esperados. El comportamiento de una onda es según la densidad del medio en que se propaga.El medio puede afectar a una onda en su velocidad, frecuencia, periodo, longitud de onda, etc.

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA:Guía de Laboratorio de Física B.

Instrumento en la cual se puede observar como se mueve una onda según la densidad del medio.

En este equipo las zonas blancas son más densas que las zonas amarillas.

Materiales que se usó para realizar la práctica.

Figura 1

Page 11: Informe Ondas 1

Física Universitaria – Sears, Zemansky.