MANUAL DE LABORATORIO LABORATORIO DE FÍSICA II INTERDISCIPLINARIA FCF – UNMSM
DPTO. AC. DE FÍSICA
EXPERIENCIA DE MELDE (MOVIMIENTO VIBRATORIO)
EXPERIENCIA N° 2
I.
OBJETIVO Investiga !as "n#as $"#%&i#as en %na &%e#a vi'ante.
II. II. EQUI EQUIPO POS S / MA MATERI TERIAL ALES ES ( )i'a#" e!*&ti&"
( C%e#a #e!ga#a
( S"$"te %nivesa! + $"!ea ,a#ea
( Reg!a #e
-%eg" #e $esas + $"ta $esas
( Ba!ana #igita!
III. FUNDAMENTO TEÓRICO ONDAS TRANSVERSALES EN UNA CUERDA E! e/te," #e %na &%e#a !igea + 0e/i'!e se ata a %n vi'a#"
#e 1e&%en&ia f e! "t" se 34a a %n $"ta $esas + se
5a&e $asa a tav*s #e %na $"!ea 34a &"," se ,%esta en !a Fig%a (.
Figura 1
Las "n#as $"#%&i#as en e! vi'a#" se tas,iten a !a &%e#a !as 6%e via4an eitea#a,ente. ,antenien#" Exp. N° 2 EXPERIENCIA DE MELDE
!a
Si
se
5a&ia
!a
$"!ea
6%ien
tensa a$"$ia#a,ente a$"$ia#a,ente
#istan&ia
vi'a#"
–
!as !a
e0e4a7 &%e#a
$"!ea &"nstante se
1
MANUAL DE LABORATORIO DE FÍSICA II INTERDISCIPLINARIA FCF – UNMSM
DPTO. AC. DE FÍSICA
"'tienen "n#as !!a,a#as esta&i"naias. Se "'sevan $%nt"s #e vi'a&i8n n"#"s
#e
a,$!it%#es
n%!as
+
,7/i,as
#en",ina#"s
+ antin"#"s es$e&tiva,ente. La #istan&ia ente #"s
antin"#"s es #e ,e#ia !"ngit%# #e "n#a 9 λ / 2:.
ANÀLISIS: E! #iaga,a #e !a Fig%a 2 se;a!a !as 1%eas 6%e a&t
P"&i8n #e &%e#a T
T '
= Tensi"nes
Figura 2
De'i#" a !a &%vat%a #e !a &%e#a !as #"s 1%eas ea!,ente n" s"n #ie&ta,ente "$%estas. En e! e4e / n" 5a+ #es$!aa,ient" #e !a $"&i8n #e &%e#a $" !" tant"= T ' X
En e! e4e + se tiene
=
T 'Y
La es%!tante #e !a $"&i8n
T X
=
AB
Tsen α '
T 'Y
=
Tsen α
−
es
F y = T ( senα '− senα )
C"nsi#ean#" 6%e > > ? s"n 7ng%!"s $e6%e;"s se tiene F y = T (tg α '−tg α ) Exp. N° 2 EXPERIENCIA DE MELDE
2
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DPTO. AC. DE FÍSICA
F y = T ∆ (tg α ) = T
tg α → f ( x, t ),
tg α =
∂ ∂ x
∂ξ ∂ x
(tg α )dx
Es !a
$en#iente
F y = T
∂ ∂ x
(
∂ξ ∂ x
) dx = T
∂
2
ξ
∂ x
2
dx
Usan#" !a 2#a. Le+ #e Ne@t"n= ρ dx ∂
2
ξ 2
∂t
=
∂
2
ξ 2
∂t
= T
∂
2
ξ
∂ x
2
dx
"
T ∂ 2ξ
ρ ∂ x 2 ∂
C",$a7n#"!a &"n
2
ξ 2
∂t
2
= υ
∂
2
ξ
∂ x
2
Se en&%enta !a ve!"&i#a# #e !a "n#a en 1%n&i8n #e !a tensi8n T a$!i&a#a + !a #ensi#a# !inea! #e ,asa #e !a &%e#a 9g,: υ
=
T / ρ
La ve!"&i#a# en 1%n&i8n #e !a !"ngit%# #e !a "n#a + !a 1e&%en&ia es υ = νλ
De estas #"s
Exp. N° 2 EXPERIENCIA DE MELDE
=
ρν 2 λ 2
3
IV. PROCEDIMIENTO Mont!" T",e !a &%e#a &",$!eta + ,i#a s% ,asa !"ngit%# + #ensi#a# mC # $.%&
•
Masa
•
L"ngit%# L
•
Densi#a# ρ '.$+,'$ -
=
'.*
M"nte e! e6%i$" seg
Di'%4e + #es&i'a %na "n#a. En%n&ie s%s &aa&testi&as=
(. C"!"6%e en e! $"ta $esas $esas a#e&%a#as '%s&an#" genea "n#as esta&i"naias #e G % H &estas 9en&"nta7 6%e !a ,agnit%# #e! $es" es ig%a! a !a ,agnit%# #e !a tensi8n en !a &%e#a mg = T :. ,i#a !a “longitud de onda” I $"#%&i#a 9#istan&ia ente n"#" + n"#" " ente &esta + &esta:.
JK%* s"n "n#as esta&i"naias Las "n#as esta&i"naias s"n a6%e!!as "n#as en !as &%a!es &iet"s $%nt"s #e !a Una
"n#a
"n#a !!a,a#"s n"#"s $e,ane&en in,8vi!es. esta&i"naia
se
1",a
$"
!a inte1een&ia
#e
#"s "n#as #e !a ,is,a nat%a!ea &"n ig%a! a,$!it%# !"ngit%# #e "n#a 9" 1e&%en&ia: 6%e avanan en senti#" "$%est" a tav*s #e %n ,e#i". Estas "n#as se $"#%&en &%an#" inte3een #"s ,"vi,ient"s "n#%!at"i"s &"n !a ,is,a 1e&%en&ia a,$!it%# $e" &"n #i1eente
senti#" a !" !ag" #e %na !nea &"n %na #i1een&ia #e 1ase #e ,e#ia !"ngit%# #e "n#a. E4e,$!"s #e "n#as esta&i"naias s"n !as !neas #e tas,isi8n #e
Tabla N°1
N° #e
9,2:
T9N:
λ9,:
Λ
Q.GH
Q.
Q.OH
N
,
,2
Q.
Q.G
Q.22(
N
,
,2
Q.
Q.O
Q.(2
N
,
,2
Q.O
Q.O
Q.((
N
,
,2
2
&esta G H
"n#as #e a#i" "n#as s"n"as esta&i"naias.
2. A#i&i"ne $esas a 3n #e "'tene "n#as esta&i"naias #e + O antin"#"s. Mi#a !a !"ngit%# #e "n#a sig%ien#" e! $"&e#i,ient" antei". An"te !"s va!"es &"es$"n#ientes en !a Ta'!a (.
O. aga %na g73&a
T ves%s
I. Ana!i&e + #es&i'a !as
&aa&testi&as #e !a g73&a. . JK%* a4%ste ten#a 6%e 5a&e a! n<,e" #e a,8ni&"s 9n: + !a tensi8n 9T: $aa #ete,ina !a 1e&%en&ia #e! genea#" #e
"n#as En e! n<,e" #e a,8ni&"s se !"ga 5a!!a e! *01 2 6%e tiene !a "n#a en s%s #i1eentes $es"s + en !a tensi8n se !"ga 5a!!a 3"o4511 1" on1 + asi $"#e,"s 5a!!a !a 1e&%en&ia &"n e! &"&iente #e !a ve!"&i#a# + e! !a,'#a + $"#e e/$esa!" en %ni#a#es #e 5et.
. C"n"&ien#" !a 1e&%en&ia #e! genea#" #e "n#as + &"!"&an#" %na ,asa t"ta! &"nstante en e! $"ta$esas #e Q.2 g !!ene !a ta'!a 2 + #ete,ine !a ve!"&i#a# &"n !a &%a! !a "n#a via4a a tav*s #e !a &%e#a.9g.H,s 2:
N7 1" 8*9n54o
TABLA N6% *(; L( < # (;&/*) &) *)
T(N) V(*/)
Q.QH (.
Q.2OQg
Q.GH
(.H,
,
N
s
Q.2(g
Q.
(.G,
,
N
s
Q.(HOg
Q.
(.,
,
N
s
Q.(Og
Q.O
(.,
,
N
s
g
Q.QG (. g
V.
G
,
Q.Q (. g
H
,
,
Q.Q (. g
,
EVALUACION (. JK%* es %na "n#a esta&i"naia + &"," se $"#%&en De a!g%n"s e4e,$!"s. Las "n#as esta&i"naias s"n a6%e!!as "n#as en !as &%a!es &iet"s $%nt"s #e !a "n#a !!a,a#"s n"#"s $e,ane&en in,8vi!es. Una "n#a esta&i"naia se 1",a $" !a inte1een&ia #e #"s "n#as #e !a ,is,a nat%a!ea &"n ig%a! a,$!it%# !"ngit%# #e "n#a 9" 1e&%en&ia: 6%e avanan en senti#" "$%est" a tav*s #e %n ,e#i".
Estas "n#as se $"#%&en &%an#" inte3een #"s ,"vi,ient"s "n#%!at"i"s &"n !a ,is,a 1e&%en&ia a,$!it%# $e" &"n #i1eente senti#" a !" !ag" #e %na !nea &"n %na #i1een&ia #e 1ase #e ,e#ia !"ngit%# #e "n#a.
E4e,$!"s #e "n#as esta&i"naias s"n !as !neas #e tas,isi8n #e "n#as #e a#i" "n#as s"n"as esta&i"naias . 2. E/$!i6%e !a #i1een&ia ente %na "n#a tansvesa! + %na !"ngit%#ina!. Las "n#as tansvesa!es s"n a6%e!!as $aa !as &%a!es !a $et%'a&i8n 6%e se $"$aga es $e$en#i&%!a a !a #ie&&i8n #e $"$aga&i8n ,ientas 6%e en !as "n#as !"ngit%#ina!es #i&5a $et%'a&i8n es $aa!e!a a !a #ie&&i8n en !a 6%e !a "n#a se $"$aga P" e4e,$!" %n ,%e!!e 6%e se &",$i,e #a !%ga a %na "n#a !"ngit%#ina!.
O. JK%* a$!i&a&i"nes 5a+ en !a a&t%a!i#a# #e! e/$ei,ent" #e Men#e!
Las "n#as esta&i"naias s"n %n 1en8,en" &"n i,$!i&a&i"nes ,%+ i,$"tantes en e! &a,$" #e !a a&
#e
!as
a$!i&a&i"nes i,$"tantes $ati
a
#e
este
5e&5" es e! s"na '7si&a,ente
%n
siste,a
#e
navega&i8n
+
!"&a!ia&i8n si,i!a a! a#a $e" 6%e en !%ga #e e,iti se;a!es #e a#i"1e&%en&ia e,ite i,$%!s"s %!tas8ni&"s. E! tans,is" e,ite %n 5a #e i,$%!s"s %!tas8ni&"s a tav*s #e! e,is". C%an#" &5"&an &"n %n "'4et" !"s i,$%!s"s se e0e4an + 1",an %na se;a! #e e&" 9"n#a esta&i"naia: 6%e es &a$ta#a $" e! e&e$t". La
e&"ga1a
$"&e#i,ient"
es #e
%n
a#i"!"ga
6%e e,$!ea !"s e&"s #e %na e,isi8n
#e
%!tas"ni#"s
#iigi#a s"'e %n &%e$" % "'4et" &"," 1%ente #e #at"s Estas "n#as s"n"as #e a!ta 1e&%en&ia se tans,iten 5a&ia e! 7ea #e! &%e$" 'a4" est%#i" + se e&i'e s% e&". E! tans#%&t" e&"ge e! e&" #e !as "n#as s"n"as 91en8,en" #e !as "n#as esta&i"naias: + %na &",$%ta#"a &"nviete este e&" en %na i,agen 6%e a$ae&e en !a $anta!!a #e! "#ena#". Paa 1",a %na i,agen #e !"s 8gan"s " ,asas intenas &"n 3nes #e #iagn8sti&". Las te!e&",%ni&a&i"nes A! ea!iase %na tans,isi8n #e te!evisi8n " %na &",%ni&a&i8n esta&i"naias.
a#ia! " te!e18ni&a
se
$"#%&en
!as
"n#as
. JK%* es !a !evita&i8n s"n"a JDe 6%* ,anea es %ti!ia#a e! &"n&e$t" #e "n#as esta&i"naias La !evita&i8n a&
a&
sea s"ni#" in1as"ni#" " %!tas"ni#":
6%e
&"nsiste en 6%e a! in&i#i en %n "'4et" + 'a4" #ete,ina#as &i&%nstan&ias !as "n#as a&
#e
%n"s
&%ant"s ga,"s +
#i,ensi"nes
#e
%n"s
&%7nt"s ,i!,et"s. Este 1en8,en" se e,$!ea &%an#" es ne&esai" ,antene %na ,%esta s%s$en#i#a en e! aie sin ne&esi#a# #e &"nta&t"
+a
sea
$"
iesg"
#e
&"nta,ina&i8n
" ea&&i8n
6%,i&a ente !a ,%esta + e! &"ntene#" e,$!ea#" &"," sea e! &as" #e %na g"ta #e ,eta! #eeti#" 6%e $" s% te,$eat%a $"#a ea&&i"na " %na $!anta #e 1a'i&a&i8n #e &i&%it"s intega#"s en !a 6%e e! &"nta&t" &"n !as "'!eas #e si!i&i" e$esenta %n sei" iesg" #e &"nta,ina&i8n. Ta,'i*n $%e#e a$!i&ase $aa ea!ia #istintas ,e#i&i"nes #e $a7,et"s 1si&"s #e !a ,%esta &"," s% vis&"si#a# si se tata #e %na g"ta #e !6%i#".
. Si 5a&e,"s e! e/$ei,ent" #e Me!#e #e ,anea veti&a! J)aia7 e! es%!ta#" #e! e/$ei,ent" Si vaiaa e! es%!ta#" $%es !as "n#as $"#%&i#as $" !a ,a6%ina vi'at"ia se ve7n a1e&ta#as +a 6%e n" se $"#%&ian !as "n#as "$%estas a! n" e0e4ase estas $" !a a&&i8n #e !a $"!ea.
VI. CONCLUSIONES A !as &"n&!%si"nes 6%e %n" !!ega en e! !a'"at"i" s"'e ,"vi,ient" vi'at"i" s"n !as sig%ientes= a+ %na e!a&i8n #ie&ta ente !a !"ngit%# #e "n#a + !a tensi8n 6%e se !e a$!i&a si %n" a%,enta e! "t" ta,'i*n a%,enta. Se "'sev8 %na e!a&i8n invesa ente e! n<,e" #e "s&i!a&i"nes + !a tensi8n +a 6%e a ,7s a,8ni&"s se ne&esita'a %na ,en" tensi8n #e !a &%e#a. A! ea!ia e! e/$ei,ent" "'seva,"s 6%e !a &anti#a# #e a,8ni&"s "'teni#"s #e$en#a #e! $es" &"n e! 6%e ta'a4e,"s ea !"
VII. RECOMENDACIONES Re$asa &"n&e$t"s #e! ,"vi,ient" vi'at"i" + "n#as esta&i"naias $aa %na ,e4" &",$ensi8n en e! in1",e. Lee 'ien !a g%a &%i#a#"sa,ente antes #e &",ena &"n !as e/$eien&ias. Tene &%i#a#" &"n ,e#i !as #i,ensi"nes in#i&a#as #e !"s "'4et"s 9,asa !"ngit%# es$es": +a 6%e %n e" e!ativa,ente signi3&ativ" $%e#e $"$agase 5a&ia !"s #e,7s &7!&%!"s &a%san#" %n 1a!s" es%!ta#". C"!"&a !"s #at"s 5a!!a#"s en !as ta'!as &"n %ni#a#es #e! S.I. #e se $"si'!e &"n 2 &i1as signi3&ativas.
