Fisica 2,Informe N_ 2 Unmsm

INFORME N° 2 EXPERIENCIA DE MEDEL (MOVIMIENTO VIBRATORIO)

Profesor: Miguel Castillo Integrantes: - Dur uran and d Jar J ara a Jul Juliio Ces C esa ar 11!"1# - I$a $ana na%u %u& & Es' Es'in ina al Poo Pooll 1"(""" - L)' )'e* e* A+ A+&s &s%u %uit ita a ,u ,ust sta ao o 1"("11 - Ala larr$) $)n n Del Dela$ a$ru ru* * Mi Migu guel el 11!"1!1 - .o/ o/as as An Ant) t)n n Ja Jaie ierr 0sa 0sald ldo o 11!"1 2orario: Martes de 1" a 13 '4+4

S A C I S I F S A I C N E I C E D D A T L U C

INF0.ME N53 E6PE.IENCIA DE MEDEL 7M08IMIENT0 8I9.AT0.I0

TABLA DE CONTENIDO

Contenido

OBJETIVOS4444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444 3 MATERIALES / EQUIPOS4444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444443 FUNDAMENTO TEÓRICO44444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444 ; •

Constnt! !"#st$%& 444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444;

•

M'"o ! *on+& 444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444;

P,t! E-.!,$!nt"4444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444 < 0° E-.!,$!nto Pri+ero 'esa+os el resorte = la 'esa44444444444444444444444444444< 2° !-.!,$!nto4444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444 ( EVALUACIÓN4444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444 1" CONCLUSIONES 44444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444 1< RECOMENDACIONES444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444 1<

LA90.AT0.I0 DE FISICA II

1


OBJETIVOS  Inestigar so>re las ondas 'rodu$idas en una $uerda i>rante4  Estudiar la 'ro'aga$i)n de ondas ar+)ni$as transersales en una

$uerda tensa

MATERIALES / EQUIPOS  1 8i>rador el&$tri$o  1 $uerda delgada  1 so'orte uniersal = 'olea  Juego de 'esas = 'orta'esas  1 regla de +adera  1 >alan*a de 're$isi)n de tres e/es


3


FUNDAMENTO TEÓRICO Onda Mecánica: La onda +e$?ni$a es el +oi+iento de una 'ertur>a$i)n f@si$a %ue se 'ro'aga a tra&s de un +edio el?sti$o trans'ortando desde un 'unto a otra energ@a = $antidad de +oi+iento +as no trans'orte de +asa4

Reqi!i"# $a%a &a '#%(aci)n De Onda! Mecánica! -

La fuente %ue origine la 'ertur>a$i)n4 Un +edio +aterial 7el?sti$o 'ara %ue 'ueda 'ro'agarse4 Alguna $oneBi)n f@si$a 'or +edio de la $ual las 'artes ad=a$entes 'uedan $one$tarse4

Onda! "%an!*e%!a&e! En este ti'o de ondas las 'art@$ulas i>ran transersal+ente a la dire$$i)n de 'ro'aga$i)n de la 'ertur>a$i)n4 Un e/e+'lo t@'i$o seria la onda %ue se 'ro'aga en una $uerda tensa o en un resorte $uando se le sa$ude transersal+ente4

De!c%i$ci)n +%a,ca de na #nda !en#ida&:

Onda! e!"aci#na%ia!: Una onda es la trans+isi)n de una 'ertur>a$i)n a tra&s de un +edio4 Las ondas %ue se 'ro'agan 'or la su'er$ie de un estan%ue al 'ertur>arla $on un gol'e se lla+an ondas ia/eras:


;


Si a$e+os %ue una onda +e$?ni$a se trans+ita 'or una $uerda su/eta 'or sus dos eBtre+os $o+o indi$a la siguiente gura:

Pueden darse arias situa$iones de'endiendo de donde 'onga+os el so'orte de la dere$a4 Lo +?s 'ro>a>le es %ue no $oin$ida $on un nodo 7'unto de 'osi$i)n $ero de la $uerda4

Si a$e+os $oin$idir el so'orte de la dere$a $on el 'unto F la reeBi)n ser? $o+o en la gura 34 Se for+ar? de esta for+a una onda %ue se refuer*a al ir = oler = %ue dar? un 'atr)n lla+ado de onda esta$ionaria 'ues da la i+'resi)n de no +oerse en el es'a$io aun%ue sa>e+os %ue est? ia/ando en a+>as dire$$iones $on la elo$idad de 'ro'aga$i)n de la onda en la $uerda4 Para $onseguir esto 'ode+os +oer el so'orte i*%uierdo $ogiendo la $uerda $on los dedos asta llegar al 'unto F o >ien 'ode+os ariar la tensi)n de la $uerda $on lo %ue ar@a la elo$idad de 'ro'aga$i)n o ariar la fre$uen$ia del os$ilador $on lo %ue ar@a la longitud de onda4





Si a+os ariando las di+ensiones de la $uerda la tensi)n de la +is+a o la fre$uen$ia del os$ilador 'ode+os o>tener diersos 'atrones de onda esta$ionaria $o+o los re'resentados en la gura anterior4 El 'ri+er $aso se lla+a funda+ental el segundo $aso se lla+a 'ri+er ar+)ni$o el siguiente segundo ar+)ni$o4

9asados en el 'rin$i'io de for+a$i)n de ondas esta$ionarias fun$ionan +u$os a'aratos %ue esta+os a$ostu+>rados a usar $o+o 'or e/e+'lo las antenas de radio teleisi)n tel&fonos +)iles4 Los instru+entos +usi$ales tanto de $uerda $o+o de iento4 Los relo/es de $uar*o tan utili*ados o= en d@a4 El L4A4S4E4.4 = un sinf@n de instru+entos de uso ordinario o $ient@$o4 En todos ellos se for+a una onda esta$ionaria al re>otar la onda ia/era en un o>st?$ulo = regresar 'or su +is+o $a+ino =a sea esta onda +e$?ni$a o ele$tro+agn&ti$a4

E-PERIENCIA DE MELDE Cuando estudia+os $o+o se ree/a un 'ulso en una $uerda al en$ontrar un eBtre+o /o o>sera+os %ue se ree/a>a $on la +is+a elo$idad = a+'litud 'ero $on un $a+>io de signo de la elonga$i)n4 Considere+os una $uerda de longitud L su/eta 'or un eBtre+o so+etida a una tensi)n - si no se e/er$e tensi)n so>re la $uerda no a>r? elo$idad de 'ro'aga$i)n de las ondas- en tanto %ue en el otro eBtre+o la so+ete+os a un +oi+iento i>ratorio 7EB'erien$ia de la $uerda de Melde El tren de ondas se ree/a en el eBtre+o /o = se su'er'one al tren in$idente 'ero $on sentido o'uesto4 A+>os trenes de onda se su'er'onen4 Considere+os una $uerda de longitud L su/eta 'or un eBtre+o so+etida a una tensi)n - si no se e/er$e tensi)n so>re la $uerda no a>r? 'ro'aga$i)n de las ondas- en tanto %ue en el otro eBtre+o la so+ete+os a un +oi+iento i>ratorio 7EB'erien$ia de Melde


<


La segunda gura nos indi$a $)+o ere+os la $uerda si la ilu+ina+os $on un estro>os$o'io $u=a fre$uen$ia f sea f siendo f la fre$uen$ia del i>rador4 El eB'eri+ento de Melde es un eB'eri+ento $ient@$o reali*ado 'or el f@si$o ale+?n Fran* Melde so>re las ondas esta$ionarias 'rodu$idas en un $a>le tenso unido a un 'ulsador el&$tri$o4 Este eB'eri+ento 'udo de+ostrar %ue las ondas +e$?ni$as eB'eri+entan fen)+enos de interferen$ia4 0ndas +e$?ni$as ia/ando en sentido $ontrario for+an 'untos in+)iles deno+inadas nodos4 Estas ondas fueron deno+inadas esta$ionarias 'or Melde =a %ue la 'osi$i)n de los nodos = los ientres 7'untos de i>ra$i)n 'er+ane$e est?ti$a4

PARTE E-PERIMENTAL . E0$e%i(en"# 15 to+a+os la +edida de la $uerda +edi+os su +asa = longitud4 En la foto se e $uando esta+os +idiendo la +asa de la $uerda4

Luego de to+ar las +edidas se o>tuo: •

Masa:

+$G"4HB1" -;g

•

Longitud:

LG34"<<+

•

Densidad lineal:

G;4H!3!B1"-

35 Monta+os el e%ui'o segKn $o+o esta en la gu@a de la>oratorio4 En la gura se 'uede o>serar el i>rador = la $uerda a+arrada4


#


Por el otro eBtre+o $olo$a+os las siguientes 'esas:

En$ender el i>rador e ir $olo$ando +?s 'esas 'ara o>tener diferentes nK+eros de ar+)ni$os se utili*an las 'esas anteriores4


(


Se anotaron los 'esos res'e$tios $on el nK+ero de ar+)ni$os %ue 'rodu$@an los $uales se o>sera>an4

;5 De los datos %ue o>tui+os lo anota+os en el siguiente $uadro:

TABLA

0

N5 de ar+)ni$os

T7NG+4g

7+

37+3

;

;4!3

"4!(

"4!"!



14!#3

"4###

"4;<<#

<

14(

"4#"#

"4;#(3;#

#

"4!H1

"4!#

"43#"1#

(

"4(H

"43H

"41H;1H

H

"4
"4;HH

"41<"<


H


1,#$% T 3!,ss 4 4<  ;4< ; 34<

T!ns $on (T)

3 14< 1 "4< " "4;

"4

"4<

"4#

"4(

"4H

"4!

1

141

Lon+$t ! On ()

Para el $?l$ulo de la tensi)n se $onsider) gG!4H1 +s 34

Luego de reali*ar la gr?$a 7Ta+>i&n se reali*) en 'a'el +ili+etrado er aneBo se o>sera %ue la gr?$a resultante es una $ura %ue +antiene una rela$i)n dire$ta de 'ro'or$i)n entre la tensi)n = la longitud de onda4


!


Para allar la fre$uen$ia se reali*) lo siguiente: Se sa>e %ue la elo$idad de 'ro'aga$i)n de la onda %ue ia/a a tra&s de la $uerda es: v =. f =

Con

√

T ❑

f : fren$uen$ia λ: longitud de onda

T: tensi)n de la $uerda µ: densidad lineal de la $uerda

Eleando al $uadrado se tiene: 2

2

❑ . f =

T

2 2

❑

→ T = f .

2

Se sa>e %ue

f =m=cte

'or ello reali*are+os el +&todo de a/uste de

re$ta 'ara la gr?$a T s λ3 4

N°

F

-5 3

F6-

-2

1

;4!3

"4!"!

;4#!3"!

"4HH<3!

3

14!#3

"4;<<#

"4H("3#

"41!#(

;

14(

"4;#(3;#

"4<;!H

"41;H#



"4!H1

"43#"1#

"431;

"4"#"<3

<

"4(H

"41H;1H

"41;#3

"4";;<#

#

"4
"41<"<

"4"HH#1

"4"33##

∑ F

∑ x

∑ F . x

∑ x

!4("!#

34;;1;#

<4<(<(<

14;;;#

Su+atorias

2

2

Cal$ula+os la 'endiente 7+G f




1"


∑ xi ¿ ¿ ¿2

p ∑ x i −¿ 2

m=

p ∑ x i F i−∑ xi ∑ F i ¿

Final+ente ree+'la*ando: Densidad lineal : µ G ;4H!3!B1" - g+ −4

2

2

m= 4.2152 =f → 4.2152 =3.8929 x 10 ∗f f =¿

14""<(;B

−2

10

2*

La gr?$a tiene tenden$ia lineal4

,r?fi$a T s Tension 7T:

"



3

f7B: G 433B - "4"3 "43 "4 "4# "4H 1

Longitud de onda al $uadrado7 3: 


11


1 E0$e%i(en"# 1° Colo$a+os una +asa /a de "43 g 'rende+os el i>rador = a+os ariando la longitud de la $uerda 'ara 'oder 'rodu$ir diferentes nK+eros de ar+)ni$os los $uales se anotaron en una ta>la4

Con los datos %ue o>tui+os en la eB'erien$ia se llena la siguiente ta>la: TA9LA

3

N5 de ar+)ni$os

L7+

1

"4;#"

3

"4(";

;

14"H;



14;HH

<

14#;<

Aora $ono$iendo %ue la fre$uen$ia del generador 7 f =¿ 14""<(;B −2

10

2* a+os a deter+inar la elo$idad $on la %ue la $uerda

ia/a4 Usando la e$ua$i)n: TA9LA

3

N5 de ar+)ni$os 7n

L7+

λG3Ln

8Gλ4f

1

"4;#"

"4(3"

"4""(!31;

3

"4(";

"4(";

"4""(;1<3;

;

14"H;

14"H;

"4""(<13!



14;HH

14;HH

"4""(331
<

14#;<

14#;<

"4""#H"<;<


13


Luego to+ando 'ro+edio a las elo$idades 'ara $ada eento se tiene -;

EVALUACIÓN 06 7Q8 ,!"%$'n !-$st! !nt,! " %,3 s!no$" 9 n on: Una $ura senoidal es una $ura deter+inada 'or una fun$i)n seno4 Una onda 'uede to+ar la for+a de una $ura senoidal o no de'endiendo de la naturale*a de la onda = otros fa$tores deter+inantes4

26 E-."$;! " $!,!n%$ !nt,! n on t,ns3!,s" 9 n "on+$t$n" Las ondas transersales son a%uellas donde las 'art@$ulas i>ran transersal+ente a la dire$$i)n de 'ro'aga$i)n de la 'ertur>a$i)n en $a+>io las ondas longitudinales son a%uellas donde las 'art@$ulas i>ran $olineal+ente $on la dire$$i)n de 'ro'aga$i)n de la 'ertur>a$i)n4

0nda transersal

0nda

<6 7Q8 ."$%%$on!s =9 !n " %t"$ !" !-.!,$!nto ! M!n!": El eB'eri+ento de Melde es un eB'eri+ento $ient@$o reali*ado 'or el f@si$o ale+?n Fran* Melde so>re las ondas esta$ionarias 'rodu$idas en un $a>le tenso unido a un 'ulsador el&$tri$o4 Este eB'eri+ento 'udo de+ostrar %ue las ondas +e$?ni$as eB'eri+entan fen)+enos de interferen$ia4 0ndas +e$?ni$as ia/ando en sentido $ontrario for+an 'untos in+)iles deno+inadas nodos4 Estas ondas fueron deno+inadas esta$ionarias 'or Melde =a %ue la 'osi$i)n de los nodos = los ientres 7'untos de i>ra$i)n 'er+ane$e est?ti$a4 Si >ien el eB'eri+ento de Melde 'er+iti) el re$ono$i+iento = estudio de las ondas esta$ionarias ello no %ued) li+itado a ese $a+'o4 Las ondas esta$ionarias son un fen)+eno $on i+'li$an$ias +u= i+'ortantes en el $a+'o de la a$Ksti$a = el fen)+eno de la reeBi)n e interferen$ia $onstru$tia de las ondas4

Son, Es >?si$a+ente un siste+a de naega$i)n = lo$ali*a$i)n si+ilar al radar 'ero %ue en lugar de e+itir seOales de radiofre$uen$ia e+ite i+'ulsos ultras)ni$os4 El trans+isor e+ite un a* de i+'ulsos ultras)ni$os a tra&s del e+isor4 Cuando $o$an $on un o>/eto los i+'ulsos se ree/an = for+an


1;


una seOal de e$o 7onda esta$ionaria %ue es $a'tada 'or el re$e'tor4

E%o+,> La e$ograf@a es un 'ro$edi+iento de radiolog@a %ue e+'lea los e$os de una e+isi)n de ultrasonidos dirigida so>re un $uer'o u o>/eto $o+o fuente de datos 'ara for+ar una i+agen de los )rganos o +asas internas $on nes de diagn)sti$o4 Un 'e%ueOo instru+ento si+ilar a un +i$r)fono lla+ado transdu$tor e+ite ondas de ultrasonidos4 Estas ondas sonoras de alta fre$uen$ia se trans+iten a$ia el ?rea del $uer'o >a/o estudio = se re$i>e su e$o4 El transdu$tor re$oge el e$o de las ondas sonoras 7fen)+eno de las ondas esta$ionarias = una $o+'utadora $onierte este e$o en una i+agen %ue a'are$e en la 'antalla del ordenador4

M?s$% Al interior del tu>o de un )rgano el aire se transfor+a en un $orro en la endidura entre el al+a 7una 'la$a transersal al tu>o = el la>io inferior4 El $orro de aire intera$$iona $on la $olu+na de aire $ontenida en el tu>o4 Las ondas %ue se 'ro'agan a lo largo de la $orriente tur>ulenta +antienen una os$ila$i)n unifor+e 'rodu$iendo ondas esta$ionarias en la $olu+na de aire a$iendo %ue el tu>o suene .

T!"!%on$%%$on!s


1


El reali*arse una trans+isi)n de t o una $o+uni$a$i)n radial o telef)ni$a se 'rodu$en las ondas esta$ionarias4 Las radiofre$uen$ias de teleisi)n a'aratos de faB telefon@a +)il = trans+isiones satelitales se 'rodu$en en el $a+'o ele$tro+agn&ti$o4 La radia$i)n ele$tro+agn&ti$a es una $o+>ina$i)n de $a+'os el&$tri$os = +agn&ti$os os$ilantes = 'er'endi$ulares entre s@ %ue se 'ro'agan a tra&s del es'a$io trans'ortando energ@a de un lugar a otro4 Cada 'unto donde a+>as ondas se en$uentran re'resenta un nodo4 Esta su'er'osi$i)n de ondas genera un efe$to de ondas esta$ionarias4

@6 7Q8 !s " "!3$t%$'n sono,: 7D! ;8 n!, !s t$"$ !" %on%!.to ! ons !st%$on,$s: La leita$i)n sonora es un fen)+eno f@si$o no lineal rela$ionado $on las ondas a$Ksti$as 7=a sea sonido infrasonido o ultrasonido  %ue $onsiste en %ue al in$idir en un o>/eto = >a/o deter+inadas $ir$unstan$ias las ondas sonoras logran +antener ese o>/eto sus'endido en el aire sin ne$esidad de $onta$to alguno de a@ el no+>re de leita$i)n4 Para lograr la leita$i)n general+ente se re%uiere el uso de ondas esta$ionarias = nieles sonoros +u= eleados 'ara lograr leitar +uestras de unos $uantos gra+os = di+ensiones de unos $u?ntos +il@+etros4 Puede a'li$arse 'ara reali*ar distintas +edi$iones de 'ar?+etros f@si$os de la +uestra $o+o su is$osidad si se trata de una gota de l@%uido4

E" %on%!.to ! ons !st%$on,$s s! s 'ara %ue se 'rodu*$a la leita$i)n sonora se utili*a ondas sonoras de alta intensidad = fre$uen$ia4 Esto se 'uede reali*ar $reando una onda esta$ionaria $on regiones de >a/a = alta 'resi)n4 Logrando as@ %ue o>/etos %ueden atra'ados en las ?reas donde la 'resi)n es +?s >a/a4

6 S$ =%!os !" !-.!,$!nto ! M!n!" ! n!, 3!,t$%" 7V,$,# !" ,!s"to: Al $olo$ar el eB'eri+ento de +anera erti$al los resultados no ariar@an =a %ue interferir@a si la $uerda tuiera un 'eso $onsidera>le =a %ue al 'onerlo de +anera erti$al su 'eso a$e %ue se estire 'e%ueOa+ente a$ia a>a/o se 'uede des're$iar el 'eso de la $uerda = el eB'eri+ento se llea $on nor+alidad4


1<



1#


CONCLUSIONES  EBiste una rela$i)n dire$ta entre la longitud de onda = la tensi)n %ue

se le a'li$a si uno au+enta el otro ta+>i&n au+enta4

 Ta+>i&n se all) una rela$i)n inersa entre el nK+ero de ar+)ni$os =

la tensi)n =a %ue a +?s ar+)ni$os se ne$esita>a una +enor tensi)n de la $uerda4

 Al reali*ar el eB'eri+ento o>sera+os %ue la $antidad de ar+)ni$os

o>tenidos de'end@a del 'eso $on el %ue tra>a/e+os o $on la longitud de la $uerda 'ara a+>os $asos de>e+os +antener $onstante el otro ele+ento = luego ir regulando el 'ri+ero4

 La elo$idad $on la %ue se 'ro'ague la onda se 'odr? deter+inar 'or

dos +aneras =a sea $on la fre$uen$ia = la longitud de ar+)ni$o o la tensi)n = su densidad lineal4

RECOMENDACIONES  .e'asar $on$e'tos del +oi+iento i>ratorio = ondas esta$ionarias

'ara una +e/or $o+'rensi)n de la eB'erien$ia4

 Leer

>ien la gu@a de 'r?$ti$as antes de $o+en*ar $on las

eB'erien$ias4

 Tener $uidado en +edir las di+ensiones indi$adas de los o>/etos

7+asa longitud es'esor =a %ue un error relatia+ente signi$atio 'uede 'ro'agarse a$ia los de+?s $?l$ulos $ausando una +a=or desia$i)n del resultado erdadero4


1(


 Colo$ar los datos allados en las ta>las $on unidades del S4I4 de ser

'osi>le $on ; $ifras signi$atias4


1H

Fisica 2,Informe N_ 2 Unmsm

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