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Velocidad de propagación de una onda estacionaria

Velocidad de propagación de una onda estacionaria

OBJETIVO DE LA PRÁCTICA

Con esta actividad haremos un estudio cualitativo y cuantitativo de la onda estacionaria en una cuerda.

MATERIALES NECESARIOS

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

La onda estacionaria se produce, como ya se ha visto en las anteriores prácticas, por la superposición de una onda progresiva que al límite de un medio sufre una reflexión y regresa en sentido contrario.

En el caso de que el límite sea fijo la onda se refleja con un cambio de fase de 180°, es decir en oposición.

Para la onda hacia la derecha:

Para la onda izquierda:

El negativo es debido al cambio de fase en el extremo fijo de la derecha.

La ecuación de la onda resultante:

Por lo tanto la amplitud de las partículas tiene un valor =

Así mientras una partícula para la cual sen por lo tanto la amplitud toma el valor de 2A (vientres), para otras sen , por lo tanto nunca oscilan (nodos).

Otro de los parámetros importantes de las ondas es la longitud de onda, que se define como lo que se ha propagado la onda durante un período. Por lo tanto cuando la onda haya realizado una vibración completa.

La relación entre velocidad de propagación y frecuencia es la siguiente:

INSTRUCCIONES PARA REALIZAR LA PRÁCTICA

Se realiza el montaje de la práctica como indica la figura. Será necesario sujetar también el cronovibrador a la mesa con un tomillo de mesa, de la misma forma que la polea, así se evitará cualquier tipo de desviación con la vibración. Es muy importante que los elementos estén perfectamente alineados durante la experiencia.

Situar el portapesas tirando del hilo con 2 pesas de 10 gramos, se debe conseguir con ello la tensión adecuada.

Encender el cronovibrador, al que se le ha anudado el hilo.

Se deben observar ondas estacionarias, la amplitud de la onda se podrá variar variando la tensión del hilo.

Colocando estratégicamente la experiencia delante de un fondo blanco y con una regla se podrán hacer medidas cuantitativas de la onda.

Realizar la misma experiencia utilizando en un caso cordón de goma y en el otro caso hilo de nylon.

CUESTIONES

Cuestión 1: Observa la onda estacionaria y con diferentes pesas en el portapesas. Escoge la masa más adecuada, para la realización de la experiencia.
Cuestión 2: ¿Qué diferencia observas entre los nodos y los vientres?
Cuestión 3: Mide la longitud de onda de la onda estacionaria.
Cuestión 4: Mide con una regla la amplitud de la onda.
Cuestión 5: ¿Qué ocurre si se utiliza otro tipo de hilo, con diferente coeficiente de elasticidad?
Cuestión 6: Conocida la frecuencia a la que vibra el cronovibrador (50 Hz) calcula la velocidad de propagación de la onda estacionaria para el caso de la onda estacionaria de mayor amplitud que hayas conseguido.