práctica 3 ondas mecánicas esime zac
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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
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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
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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)
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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
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• 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.
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&'lculos !ate!'ticos
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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
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• 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@