UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(Universidad del Per, Decana de Amrica)

Facultad de Ciencias Fsicas

E.A.P. INGENIERA MECNICA DE FLUIDOS

Curso:Laboratorio de Fsica 2

Semestre:2014-II

Profesor:Carolina Trujillo Saenz

Trabajo:Informe No 2

Alumno: ALVARADO HUAMN, JULIO13130034 DVILA BALBN, JUNIOR13130086 YARI FERNADEZ, SAMUEL 13130065 OLIVERA MERLO, ELVIS13130109

2014

EXPERIENCIA DE MELDE (MOVIMIENTO VIBRATORIO)(Experiencia N 2)1. Objetivos: Investigar las ondas producidas en una cuerda vibrante.1. II. EQUIPOS / MATERIALES 1 Vibrador elctrico 1 Cuerda delgada 1 Soporte universal y polea 1 Regla de madera / metlica Juego de pesas y portapesas 1 Balanza digital1. Fundamento Terico:

ONDAS TRANSVERSALES EN UNA CUERDA El extremo de una cuerda ligera y flexible se ata a un vibrador de frecuencia f, el otro se fija a un portapesas y se hace pasar a travs de una polea fija, como se muestra en la Figura 1.

Las vibraciones producidas en el vibrador elctrico perturban la cuerda, formando ondas que viajan hacia la polea donde se reflejan y vuelven a reflejarse en el otro extremo de la cuerda; as contina su movimiento reiteradamente en el tiempo. Estas son ondas llamadas estacionarias, se obtienen slo para tensiones apropiadas de la cuerda. Se observan puntos de vibracin de elongaciones nulas (nodo) y mximas (amplitud o antinodo). La distancia entre dos antinodos es media longitud de onda ( /2)

ANLISIS En el diagrama de la Figura 2 se indican las fuerzas que actan en los extremos de una pequea porcin de la cuerda, de peso despreciable.

Observe que debido a la curvatura de la cuerda, las dos fuerzas realmente no son directamente opuestas. En el eje x, no hay desplazamiento de la porcin de cuerda, por lo tanto: T X = TX

Se denominan nodos a los puntos que tienen una amplitud mnima, 2Asen(kx) = 0 ,por lo que kx = n con n=1, 2, 3, ....La distancia entre dos nodos consecutivos es media longitud de onda. En la figura 4 se considera una cuerda de longitud L fija en los extremos. La cuerda tiene un conjunto de modos normales de vibracin, cada uno con una frecuencia caracterstica. 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 onda L=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 :

1. Procedimiento experimental MONTAJE Tome la cuerda completa, mida su masa, longitud y densidad. Masa: 5 x 10 -4 Kg Longitud: 1.84 m Densidad: 2.7173 x 10 -4 kg / m Monte el equipo segn el diseo experimental de la figura 1, tal que la polea y el vibrador queden separados aproximadamente 1.58 m y la cuerda en posicin horizontal. Dibuje y describa una onda. Enuncie sus caractersticas:

Una onda es una perturbacin que se propaga. Las ondas materiales (todas menos las electromagnticas) requieren un medio elstico para propagarse. El medio elstico se deforma y recupera vibrando al paso de la onda. La perturbacin comunica una agitacin a la primera partcula del medio en que impacta este es el foco de las ondas- y en esa partcula se inicia la onda. La perturbacin se transmite en todas las direcciones por las que se extiende el medio con una velocidad constante (si el medio es istropo) y todas las partculas del medio son alcanzadas con un cierto retraso respecto a la primera y se ponen a vibrar.ELEMENTOSCRESTAS: Puntos en la onda con mayor elevacin.VALLE: Puntos en la onda que presentan mayor depresin.NODOS: Puntos de interseccin de la sinusoide con la lnea referencial de equilibrio (puntos de inflexin de la onda).AMPLITUD: Longitud medida en la sinusoide entre la cresta o valle con la lnea referencial de equilibrio. Fsicamente mide el mximo desplazamiento o elongacin de una partcula respecto de su posicin de equilibrio.PUNTOS EN FASE: Puntos pertenecientes a la onda y que en forma simultanea presentan iguales caractersticas de su rapidez, aceleracin y posicin relativa comn.CICLO: Esta referido a una oscilacin completaLONGITUD DE ONDA (): Medida de la distancia ms corta que puede existir entre 2 puntos o partculas en fase comn o distancia entre cresta y cresta.PERIODO: Intervalo de tiempo en que ocurre una oscilacin completa. Intervalo de tiempo coincidente en el cual la perturbacin se desplazo una longitud de onda.FRECUENCIA: Numero de ciclos u oscilaciones que ocurren en una unidad de tiempo.

1.- Coloque en el porta pesas, pesas adecuadas buscando generar ondas estacionarias de 7 u 8 crestas (encontrara que la magnitud del peso es igual a la magnitud de la tensin en la cuerda, mg = T). Mida la longitud de onda producida (distancia entre nodo y nodo o entre cresta y cresta).Que son ondas estacionarias?Una onda estacionaria se forma por la interferencia de dos ondas de la misma naturaleza con igual amplitud, longitud de onda (o frecuencia) que avanzan en sentido opuesto a travs de un medio (cuerda).2.- Adicione pesas a fin de obtener ondas estacionarias de 6, 5, 4 y 3 antinodos. Mida la longitud de onda siguiendo el procedimiento anterior. Anote los valores correspondientes en la TABLA 1.N de cresta1/N 1 2 3M(KG)T=F=mg

30.111.161.281.211.220.4554.45

40.0620.920.9250.930.9250.2552.494

50.040.750.740.7250.7380.2052.0049

60.030.6250.6260.620.6240.1551.516

70.020.5130.5230.5230.5190.1201.1736

80.0150.4630.460.4680.4630.090.880

3.- Haga una grfica T versus . Analice y describa las caractersticas de la grfica.

Como observamos la grfica resultante es una curva que mantiene una relacin de proporcin entre la tensin y la longitud de onda.

4.- Que ajuste tendra que hacer al nmero de armnicos y la tensin para determinar la frecuencia de generador de ondas?

1/nT

0.01214.45

0.00382.494

0.00162.0049

0.00091.516

0.00041.1736

0.000250.88

5.- Conociendo la frecuencia del generador de ondas y colocando una masa total Constante en el porta pesas de 0.2 kg llene la tabla 2 y determine la velocidad con La cual la onda viaja a travs de la cuerda

N de armnicosL(m)

10.38

20.62

31.07

41.42

51.55

1. Evaluacin:1.- Qu es una onda estacionaria y como se producen? De algunos ejemplos. Las ondas estacionarias son un tipo particular de interferencias, esto ocurre cuando dos ondas peridicas sinusoidales de la misma amplitud y frecuencia se mueven en direcciones opuestas una al encuentro de la otra. Si las ondas estacionarias son transversales estas ondas peridicas deben tener tambin igual polarizacin. 2.- Explique la diferencia entre una onda transversal y una longitudinal. Las ondas transversales son aquellas donde las partculas vibran transversalmente a la direccin de propagacin de la perturbacin, en cambio las ondas longitudinales son aquellas donde las partculas vibran colonialmente con la direccin de propagacin de la perturbacin.3.- Aplicaciones hay en la actualidad del experimento de melde Sonar El sonar (acrnimo de Sound Navigation And Ranging) es un sistema de navegacin y localizacin que va de acorde con los mismos fines prcticos que el radar, pero que a diferencia de este, se basa en la emisin de un haz de ondas sonoras de muy alta frecuencia y longitudes de ondas cortas denominadas ultrasonidos, las cuales al chocar con una superficie y posteriormente reflejarse como una seal de eco, que se puede considerar formalmente como una onda estacionaria, buscan determinar la orografa y peculiaridades de una ubicacin especifica. Algunos animales, como los murcilagos y los delfines, hacen uso de la ecolocacin para cazar potenciales presas y para orientarse en un entorno segn sea requerido.Ecografa La ecografa es un procedimiento de radiologa que emplea la emisin de un haz de ondas sonoras de alta frecuencia que son dirigidas hacia una determinada rea que se desee examinar en el cuerpo de un paciente. Un instrumento llamado transductor es el encargado de emitir dichas ondas y de captar la seal de eco reflejada y una computadora asociada a este reconocer dicha seal, la procesa y la presenta como una imagen. La ecografa no es un mtodo invasivo y no supone riesgos a largo o a corto plazo para la vida del paciente puesto que no emite ningn tipo de radiacin como los rayos X, y adems al ser ms sensibles que estos ltimos a la hora de reconocer diversos tejidos, ofrecen la realizacin de un mejor diagnstico y tratamiento clnico.Telecomunicaciones Al realizarse una transmisin de televisin, de telefona celular o local, satelitales o de cualquier otra radiofrecuencia, se producen ondas estacionarias a lo largo del espectro que abarcan los campos electromagnticos en los cuales tiene lugar dichas transmisiones. La situacin anterior implica la superposicin de campos elctricos y magnticos oscilantes y perpendiculares entre s que se propagan a travs del espacio transfiriendo energa de un lugar a otro. Adicionalmente, hay que tener en cuenta que cada posicin donde las ondas estacionarias inciden mutuamente, se representa como un nodo. Msica Los tubos de caa o de otras plantas de tronco hueco, constituyeron los primeros instrumentos musicales. Emitan sonido soplando por un extremo. El aire contenido en el tubo entraba en vibracin emitiendo un sonido.Las versiones modernas de estos instrumentos de viento son las flautas, las trompetas y los clarinetes, todos ellos desarrollados de forma que el intrprete produzca muchas notas dentro de una amplia gama de frecuencias acsticas.Al interior del tubo de un rgano, el aire se transforma en un chorro en la hendidura entre el alma (una placa transversal al tubo) y el labio inferior. El chorro de aire interacciona con la columna de aire contenida en el tubo. Las ondas que se propagan a lo largo de la corriente turbulenta mantienen una oscilacin uniforme, produciendo ondas estacionarias en la columna de aire, haciendo que el tubo suene.

1. Conclusiones: Las ondas estacionarias se producen al tener bien definidas la tensin, la longitud del factor causante con el extremo reflector Las ondas estacionarias se producen al tener bien definidas la tensin, la longitud del factor causante con el extremo reflector El terico es solo una ayuda para encontrar el adecuado para producir ondas estacionarais, ya que el medio y el vibrador no son perfectos y cuentan con variaciones en sus acciones. La longitud de onda puede variar en un mismo sistema siempre y cuando encuentre otro punto de resonancia. En una onda estacionaria el patrn de la onda no se mueve, pero si lo hacen los elementos de la cuerda. Si las frecuencias asociadas son muy altas las velocidades tambin lo sern