ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL. INSTITUO DE CIENCIAS FISICAS.
LABORATORIO DE FISICA B CONTENIDO A CALIFICARSE:
TEMA.- ³ONDAS 1 ³
OBJETIVOS
NOMBRE.- Henry D. Galarza Torres. RESUMEN INTRODUCCION
PARALELO.- ³9´
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
PROF.- ING CARLOS MARTINEZ.
FECHA DE ENTREGA.- Viernes 25/11/2010.
RESULTADOS DISCUSION CONCLUSION BIBLIOGRAFIA
II TÉRMINO 2010
NOTA
CONTENIDO OBJETIVOS RESUMEN INTRODUCCION PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL RESULTADOS DISCUSION CONCLUSION BIBLIOGRAFIA
OBJETIVOS Generar ondas transversales estacionarias circularmente polarizadas, de diferente longitud de onda y frecuencia constante.
RESUMEN Para la práctica de ondas necesitamos de equipos previamente instalados en el laboratorio. Como lo son el polarizador y el dispositivo para generar ondas estacionarias. La práctica se basa en la buena observación que le podemos dar al análisis de las ondas como prioridad y prestar atención a la explicación del ingeniero encargado. La polarización es un experimento sencillo que se basa en el análisis de cómo se comportan las ondas en el polarizador y colocar la observación en las páginas del folleto.
Abstract
For the practice of waves needed of teams previously p reviously installed in the laboratory. As they are it the polarized and the device de vice to generate waves wave s . The practice base in the good observation that can him give give to the analysis of the waves like priority and loan attention to the waves in the polarized and put the observed in the guide.
INTRODUCCION Tenemos que tener bien claros los conceptos de ondas para un mejor entendimiento de la practica:
Ondas:
En física, 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. La propiedad del medio en la que se observa la particularidad se expresa como una funció func ión n tan tanto to de la po pos sic ició ión n com como o del del ti tiem empo po . Mat atem emát átic icam amen ente te se di dice ce qu que e dicha función es una onda si verifica la ecuación de ondas:
donde v es la velocidad de propagación de la onda. Por ejemplo, ciertas perturbaciones de la presión de un medio, llamadas sonido, verifican la ecuación anterior, aunque algunas ecuaciones no lineales también tienen soluciones ondulatorias, por ejemplo, un saltón.
Una vibración puede ser definida como un movimiento de ida y vuelta alrededor de un punto de referencia. Sin embargo, definir las características necesarias y suficientes que caracterizan un fenómeno como onda es, como mínimo, algo flexible. El término suele ser entendido intuitivamente como el transporte de perturbaciones en el espacio, donde no se considera el espacio como un todo sino como un medio en el que pueden producirse y propagarse dichas perturbaciones a través de él. En una onda, la energía de una vibración se va alejando de la fuente en forma de una perturbación que se propaga en el medio circundante (Hall, 1980: 8). Sin embargo, esta noción es problemática en casos como una onda estacionaria (por ejemplo, una onda en una cuerda bajo ciertas condiciones) donde la transferencia de energía se propaga en ambas direcciones por igual, o para ondas electromagnéticas/luminosas en el vacío, donde el concepto de medio no puede ser aplicado.
Por tales razones, la teoría de ondas se conforma como una característica rama de la física que se ocupa de las propiedades de los fenómenos ondulatorios independientemente de cuál sea su origen físico (Ostrovsky y Potapov, 1999). Una peculiaridad de estos fenómenos ondulatorios es que a pesar de que el estudio de sus características no depende del tipo de onda en cuestión, los distintos orígenes físicos que provocan su aparición les confieren propiedades muy particulares que las distinguen de unos fenómenos a otros. Por ejemplo, la acústica se diferencia de la óptica en que las ondas sonoras están relacionadas con aspectos más mecánicos que las ondas electromagnéticas (que son las que gobiernan los fenómenos ópticos). Conceptos tales como masa, cantidad de movimiento, inercia o elasticidad son conceptos importantes para describir procesos de ondas sonoras, a diferencia de en las ópticas, donde estas no tienen una especial relevancia. Por lo tanto, las diferencias en el origen o naturaleza de las ondas producen ciertas propiedades que caracterizan cada onda, manifestando distintos efectos en el medio en que se propagan (por ejemplo, en el caso del aire: vórtices, presión de radiación, ondas de choque, etc. En el caso de los sólidos: Dispersión, etc.
Otras propiedades, sin embargo, pueden ser generalizadas a todas las ondas. Por ejemplo, teniendo en cuenta el origen mecánico de las ondas sonoras, estas pueden propagarse en el espacio-tiempo si y solo si el medio no es infinitamente rígido ni infinitamente flexible. Si todas las partes que constituyen un medio estuvieran rígidamente ligadas podrían vibrar como un todo sin retraso en la transmisión de la vibración y, por lo tanto, sin movimiento ondulatorio (o un movimiento de onda infinitamente rápido). Por otro lado, si todas las partes fueran independientes, no podría haber ninguna transmisión de la vibración y de nuevo, no habría movimiento ondulatorio (o sería infinitamente lento). Aunque lo dicho anteriormente no tiene sentido para ondas que no requieren de un medio, sí muestra una característica relevante a todas las ondas independientemente de su origen: para una misma onda, la fase de una vibración (que es el estado de perturbación en que se encuentra una determinada parte del medio) es diferente para puntos adyacentes en el espacio, ya que la vibración llega a estos en tiempos distintos.
De la misma forma, el estudio de procesos ondulatorios de distinta índole puede permitir la comprensión de los fenómenos propiamente acústicos. Un ejemplo característico es el principio de interferencia de Young (Young, 1802, en Hunt, 1978: 132); la primera vez que apareció este principio fue en los estudios de Young sobre la luz y, dentro de algunos contextos específicos (por ejemplo, la dispersión de sonido a través del sonido), es todavía un aspecto investigado en el estudio de la acústica.
Elementos de una Onda Cresta: La cresta es el punto más alto de dicha amplitud o punto máximo de saturación de la onda. Período (desplazamiento horizontal): El periodo consiste en el tiempo de duración o intervalo de tiempo que este presenta entre dos crestas. Amplitud: La amplitud es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio de la onda. Nótese que pueden existir ondas cuya amplitud sea variable, es decir, crezca o decrezca con el paso del tiempo. Frecuencia: Se entiende por frecuencia al número de veces que es repetida dicha vibración en otras palabras es una simple repetición de valores por un periodo de tiempo determinado. Valle: Es el punto más bajo de una onda. Longitud de Onda: Distancia que hay entre dos crestas consecutivas.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Para esta práctica utilizamos una maqueta polarizadora y un dispositivo generador de ondas los cuales nos van a servir para alcanzar un mejor entendimiento del comportamiento de las ondas. Ahora procederemos a detallar cada parte del experimento:
EQUIPO Equipo para generar ondas transversales estacionarias, circularmente polarizadas, con diferente longitud de onda y frecuencia constante 1.- Aparato básico 2.- Interruptor 3.- Cable de conexión a la red 4.-Excentrica 5.- Soporte para el dinamómetro
6.- Dinamómetro, alcance 1,0 N
7.- Tornillo para ajustar la posición del dinamómetro 8.- Polea para transmitir la tensión en la cuerda 9.- Cuerdas de distinta mas y longitudes para ser utilizadas en el aparato básico.
Dispositivo para generar ondas estacionarias
Polarización: En las siguientes imágenes obtendremos una ilustración grafica de lo que se va a explicar. Al encender el artefacto observamos un movimiento ondulatorio de las barras del polarizador, se procede a regular la intensidad de la onda con un medidor. Se logra apreciar que la frecuencia es la misma por lo que nuestro trabajo es analizar la longitud de onda y la velocidad de propagación.
Dispositivo generador de ondas: Esta pequeña maqueta consta de un sistema interno bien detallado en el folleto entre los cuales están la excéntrica que es la que va a hacer girar la cuerda, y también el soporte con un dinamómetro el cual vamos a utilizar para medir la fuerza de tensión ejercida por el movimiento ondulatorio del sistema y la cuerda.
Primero procederemos a analizar porque la longitud de onda es proporcional a la raíz de la fuerza para esto necesitamos de una masa fija y lo que se varia para notar diferencia va a ser la tensión y así se formara lo que se observa en las figuras de abajo que en pocas palabras se forma la diferenciación de nodos como observamos los de dos, tres, cuatro y hasta de cinco nodos. Hacemos el mismo procedimiento con una, dos, tres y con cuatro cuerdas y procedemos a anotar o observado. También procederemos a analizar que la longitud de onda es inversamente proporcional a la raíz del área lineal para lo cual necesitamos de una cuerda de cuatro hilos y otra mixta la cual consiste en una separación en partes iguales con una cuerda en una de sus mitades y cuatro cuerdas en la otra mitad. Realizamos el mismo procedimiento.
Imágenes:
RESULTADOS b) Verificación de:
L= (2,79 ±0,01) [m]
M= (0,0051 ± 0,001) [kg]
CUERDA DE 1 HILO
Calculo de la longitud de onda con el error
Calculo de la velocidad de propagaci p ropagación ón con el error
Calculo de la frecuencia de la onda con el error
N° nodos
2
3
(m) F ( N ) N
f (Hz) v=f
c) Verificación de:
1,12 1,75
0,56 0,50
5 0,37 0,25
6 0,28 0,125
0,22 0,098
31,18
16,66
11,79
8,33
7,38
27,88 31,18
29,75 16,16
31,58 11,69
29,75 8,33
32,91 7,38
2
3
N° nodos
(m)
µ (kg)
4
f (Hz) F ( N N
1,04 0,52 0,35 3,6 3,6 3,6 x10¯³ x10¯³ x10¯³ 30,28 29,12
)
4
16,67
9,13
32,06 32 ,06 26,34 30,28 16,67 9,13
DISCUSION En la discusión, tuvimos varios inconvenientes en el momento de la práctica, ya que el debimos de sacarlo por medio de su relación de la masa y la longitud de la cuerda, para lo cual tuvimos que pesar y medir la longitud de la cuerda, y la mayoría fue de medio metro. En el momento de hallar , no hubo ninguna dificultad, solo de observador y tomar los datos correspondientes a cada nodo y antinodo. En la fuerza, dada en Newtons, hubo que ver su medida en el dinamómetro, y tomábamos los datos en la tabla dado por el texto guía. Para la polarización, fue un ejemplo excelente vistos por los estudiante con la ayuda del ingeniero, ya que nos percatamos que mientras menos denso es el material que realiza un movimiento para formar una onda, será mayor su movilidad; pero al proyectar un material más denso en movimiento de onda, su trayectoria será menor que la anterior, tendrá menos facilidad de movimiento.
En el ejemplo que vimos de resortes moviéndose onduladamente en el laboratorio, hubo un encuentro cercano para verificar el movimiento de las ondas en el medio que habitamos. Lo que más intereso en la práctica, es que diferenciamos lo que es una onda longitudinal y otra llamada transversal, lo que aclaramos muchas dudas para nuestro futuro.
CONCLUSION Mientras el material que se mueve onduladamente en el espacio es muy bajo en densidad, su flexibilidad en aquel espacio será mayor, pero si es muy denso, su trayectoria será menor. Hay dos maneras de hallar por medio de la raíz cuadrada de la fuerza aplicada en los hilos, y la raíz cuadrada de la inversa de su coeficiente de masa. Para hallar la frecuencia, tuvimos que realizar una ecuación auxiliar por medio de despejes de fórmulas. es directamente proporcional a la frecuencia, apta para hallar la velocidad que realiza el o los nodos. Los nuditos que se amarran a los extremos de la maquina que gira a los hilos, también son llamados nodos. La fuerza siempre va a ser mayor a landa. La fuerza varia en todas las repeticiones de cada hilo. Si la fuerza es menor, por lo tanto habrá mayor cantidad de nodos y antinodos. Para el ejercicio de los resortes, se debió de mantener en un nivel de referencia por los dos lados del movimiento.
BIBLIOGRAFIA y y y
Wikipedia http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_estacionaria Guía de Laboratorio de Física.
V DE GOWIN ONDAS 1 METODOLÓGICO
CONCEPTUAL/TEÓ RICO Introducci ón Son un fenómeno natural común e importante Las ondas del choque, las ondas en el agua, las ondas de presión así como las ondas de sonido son ejemplos cotidianos de ondas.
PRINCIPIO El principio de superposición de ondas dice:´ Si dos o más ondas se solapan en la misma región del espacio se produce una interferencia y se obtiene una onda resultante cuyas características dependen del desface de las ondas incidentes.
CONCEPTOS CLAVES Velocidad.- es el espacio que avanza la onda por unidad de tiempo. Periodo.- es el tiempo en que tarda una partícula en efectuar una oscilación completa. Frecuencia.- Es el número de oscilaciones completas que realiza una partícula por unidad de tiempo Longitud de onda.- Es la distancia entre dos puntos consecutivos cualesquiera que se encuentra en concordancia de de fase. Amplitud.- es la separación máxima que alcanza cada punto del medio respecto a su posición de equilibrio.
(Hacer)
PREGUNTA CENTRAL ¿COMO PROPAGAN ONDAS?
APLICACIONES
CONCLUSION SE LAS
En el mundo se pueden observar las grandes manifestaciones del sonido en el medio físico así como también en la vida diaria. Algunas de las aplicaciones del sonido las encontramos en los instrumentos musicales y en la música. Los especialistas en sonido (ingeniero de sonido) aplican sus conocimientos en ésta rama de la física para fabricar habitaciones o salones de música donde no se produce el fenómeno de la reverberación. Dichos especialistas utilizan fibras de vidrios con el que obtienen mejor sonido.
REGISTROS
Una onda es la propagación de una perturbación. si hablamos de ondas mecánicas la perturbación consistiría en el cambio de posición de las partículas del medio. ahora bien, estas partículas están de alguna forma ligadas a las particulas que le rodean de modo que también las perturban y así sucesivamente. Rayos gamma, rayos x, ultravioleta, luz visible, infrarrojos, microondas, ondas de radio.
