1. PROCEDIMIENTO Experiencia de Melde. Reconozca los equipos y realice el montaje de la figura 4.2, el equipo es alimentado por corriente AC, es decir no tiene polaridad. Antes de comenzar verifique que el selector de amplitud ampli tud se encuentre al mínimo. Por defecto iniciara en 100 Hz, redúzcalo a 5 Hz y seguidamente coloque el selector de amplitud en el centro de su capacidad.
Figura. 4.1. Vibrador y generador de ondas. Seguidamente seleccione la longitud de la cuerda en 1.5 metros y determine la densidad lineal de la cuerda completando los datos en las tabla 4.1.
Vibrador Cuerda Polea
Masas
Generador de ondas
Figura. 4.2. Primer montaje. Trabaje con la pesa de 50 gramos y considerando además la masa del portapesas, varíe lentamente la frecuencia hasta encontrar una aparente y afine las mediciones con el selector fino. Complete la tabla 4.1.
TABLA 4.1. Variación de frecuencia a tensión constante. Armónico (n)
1
2
3
4
5
Frecuencia (Hz)
12.5
25
31.2
51.5
63.8
0.005
0.0053
0.007
0.005
0.005
(kg/m)
Longitud de la cuerda (m) promedio
Experimental (kg/m)
42
1.7
Tensión (N)
0.0055
Error %
9.604
TECSUP – P.F.R.
Laboratorio de Ondas y Calor
Calculo de la densidad lineal:
=
=
4
9.604 1 41.7 12.5
=
9.604 1806.25
= 0.005 / Y así sucesivamente con todos los datos
Promedio experimental: (0.005 + 0.0053 + 0.007 + 0.005 + 0.005) / 5 0.0055 Kg / m
43
TECSUP – P.F.R.
Laboratorio de Ondas y Calor
44
TECSUP – P.F.R.
Laboratorio de Ondas y Calor
45
TECSUP – P.F.R.
Laboratorio de Ondas y Calor
46
TECSUP – P.F.R.
Laboratorio de Ondas y Calor
v Empiece trabajando con una masa de 200 g y considerar además la masa del portapesas, la longitud de la cuerda debe ser de 1.2 m, retire las masas hasta ver los armónicos, llene la tabla 4.2.
TABLA 4.2. Variación de tensión y frecuencia constante. Armónico (n)
1
2
3
4
5
Masa (kg)
0.25
1
0.04
0.023
0.015
Tensión (N)
2.45
0.98
0.39
0.225
0.147
0.20
0.08
0.03
0.019
0.012
0.068
Frecuencia Hz
1.2
Error %
(kg/m)
promedio Experimental (kg/m) Longitud de la cuerda (m)
47
31.0
TECSUP – P.F.R.
Laboratorio de Ondas y Calor
48
TECSUP – P.F.R.
Laboratorio de Ondas y Calor
Ahora medirá la longitud de onda con respecto a las diferentes crestas observadas, según la tabla 4.3. Seleccione una cuerda de 1m de longitud, mantenga constante la tensión en la cuerda.
TABLA 4.3. Determinación de longitudes de onda. Nº Crestas 1
Masa (kg) 0.98
Tensión (N) 9.604
Frecuencia (Hz) 16.2
(m) 1
(m) 3.4
2
0.98
9.604
30.3
0.84
1.7
3
0.98
9.604
50.1
0.34
1.13
4
0.98
9.604
67.6
0.23
0.85
5
0.98
9.604
84.5
0.21
0.68
6
0.98
9.604
100
0.165
0.56
7
0.98
9.604
118
0.15
0.48
8
0.98
9.604
135
0.13
0.42
medido
teórico
9 10
Determinación de la frecuencia de resonancia. Ingrese al programa PASCO CapstoneTM, haga clic sobre el icono crear experimento y seguidamente reconocerá el sensor de movimiento previamente insertado a la interfase PASCO CapstoneTM. Seguidamente procedemos a configurar dicho sensor, para lo cual hacemos doble clic sobre el icono CONFIGURACION, seleccionamos posición, además modificamos la frecuencia de registro y la llevamos hasta 50 Hz ( 50 lecturas por segundo). Luego presione el icono del DISTANCIA luego seleccione numérico y cambie a 3 cifras después de la coma decimal. Seguidamente arrastre el icono GRÁFICO sobre el sensor de movimiento, elabore una gráfica posición vs tiempo. Haga el montaje figura 4.3, utilice el resorte rojo y el valor de K que determinó en la experiencia 04.
49
TECSUP – P.F.R.
Laboratorio de Ondas y Calor
Deberá evitar que la masa suspendida incluido el portapesas sobrepase los 50 gr para el resorte de menor constante.
Figura 4.3 Montaje del equipo para el fenómeno de la resonancia Varíe la frecuencia del oscilador alrededor de la frecuencia natural del sistema masa-resorte ω0. Detenga las mediciones una vez obtenida la amplitud máxima de oscilación. Adicione una Gráfica para transformada rápida de Fourier (TRF), sobre los datos de posición vs tiempo. Determine la frecuencia de resonancia (pico máximo). Borre los datos erróneos, no acumule información innecesaria. Efectúe variaciones de frecuencias de 0.01.
TABLA 4.4. Resultados de resonancia. Valores Teórico Experimental Error experimental
