Placa de Chladni

Placa de Chladni 1. Principio físico que ilustra Ondas Mecánicas Superposición de ondas Ondas estacionarias estacionarias Nodos y valles 3. escripción !sta e"periencia per#ite el estudio de ondas estacionarias en dos di#ensiones. !l o$%etivo es la visuali&ación de los #odos propios de vi$ración de una placa cuadrada. Para ello se hace vi$rar a diferentes frecuencias una placa #etálica cuadrada' y espolvoreando cloruro sódico so$re ella seo$servan los patrones y líneas nodales que se for#an en la #is#a' correspondi(ndose cada patrón con un #odo propio de vi$ración de la placa.  )ransporta$le*  )ransporta$le* S+ ,. -unda#ento teórico a placa de Chladni constituye una de#ostración clásica de la for#ación for#ación de ondas estacionarias. Su no#$re es de$ido a !rnst Chladni' frecuente#ente lla#ado el padre de la /c0stica' que fue el pri#ero en reali&ar esta e"periencia. e"periencia. Consiste en una na placa #etálica cuadrada que a trav(s de un altavo& se hace vi$rar a diferentes frecuencias. !l altavo& es ali#entado por un 2enerador de frecuencias. So$re la placa espolvorea#os cloruro sódico. Cuando la placa vi$ra la sal e#pie&a a #overse' hasta que nal#ente se o$servan los patrones y líneas nodales. !stos patrones y líneas nodales se corresponden con las &onas y líneas en las cuales la placa no vi$ra o vi$ra #enos' es decir' los nodos de las ondas estacionarias que se for#an en la placa' y por tanto' en ellos se produce una acu#ulación de sal' dando lu2ar a curiosas 2uras. a ley de Chladni relaciona la frecuencia apro"i#ada de la vi$ración de un platillo circular' de centro %o' con el n0#ero de líneas nodales radiales #4 y no radiales n4* 45C5f#n67 donde el valor de la constante C sólo depende' en principio' de las propiedades propiedades del platillo. a teoría para el caso de una placa cuadrada' i#plica la resolución de la ecuación de ondas en dos di#ensiones. as condiciones de contorno o$li2an a que el $orde de la placa sea un antinodo. Si se resuelve la ecuación para esas condiciones de contorno se encuentra la si2uiente solución para l as frecuencias de resonancia* 45155n#a7689: donde a representa la di#ensión de la placa cuadrada' v la velocidad del sonido en la placa y #'n4 el n0#ero de líneas nodales o$servadas en hori&ontal y vertical respectiva#ente. respectiva#ente.

!n el e"peri#ento se o$servan 2uras #uy vistosas pero difíciles de e"plicar' que no se corresponden total#ente con los patrones predichos teórica#ente' los cuales se reco2en en el li$ro ;)he Physics of Musical +nstru#ents<' de -letcher y =ossin2. ichas discrepancias pueden de$erse a que la 2eo#etría no es la ideal* la placa no es una #e#$rana ideal' los $ordes están do$lados' etc. 3,>.3> Catálo2o de e"periencias de cátedra para la docencia de física 2eneral 3? @. Materiales y #onta%e !l #onta%e de esta e"periencia es sencillo. Se requieren ele#entos de fácil adquisición. Para la i#ple#entación que se #uestra en la foto2rafía se ha usado el si2uiente #aterial* A Placa #etálica cuadrada A Cloruro sódico A Benerador de frecuencias A /ltavo& !l dispositivo e"peri#ental utili&a una placa #etálica cuadrada. n altavo&' recuperado del equipo de sonido de un auto#óvil' ali#entado por un 2enerador de frecuencias' hace vi$rar la placa a diferentes frecuencias. Co#o pequeDos cuerpos se ha usado cloruro sódico en lu2ar de arena co#o se hacía ori2inal#ente' por dar 2ranos #ás li2eros. Se espolvorea el cloruro sódico so$re la placa de #odo ho#o2(neo. Se conecta el oscilador a la frecuencia adecuada y la sal co#ien&a a #overse cuando la placa vi$ra' de #odo que nal#ente se reproduce el patrón de ondas estacionarias' dando lu2ar a las 2uras. Se usa cloruro sódico en lu2ar de sal co#0n para evitar que se apel#ace con la hu#edad. na variante del e"peri#ento consiste en colocar un #otor solidario con la placa y conectar dicho #otor a un 2enerador de frecuencias' de #odo que cuando vi$re el #otor hará vi$rar ta#$i(n la placa. E. Precauciones especiales F !s conveniente tener la precaución de colocar la placa de #odo co#pleta#ente hori&ontal.

F !s necesario distri$uir previa#ente de un #odo ho#o2(neo la sal so$re la placa. Para ello es conveniente usar una placa de plástico o #adera de $orde recto con el n de no tocar la sal con las #anos. F a sal e#pie&a a #overse cuando se conecta el 2enerador de frecuencias' sin e#$ar2o' se requiere #ás tie#po para alcan&ar la con2uración denitiva. F Se puede aprovechar el ta#aDo del altavo& y el hecho de que es visi$le para hacer una de#ostración visual so$re el sonido y la frecuencia para alu#nos %óvenes. / $a%as frecuencias 1F@ G&4 es incluso posi$le ver la #e#$rana #overse. Por e%e#plo' a 1 G& ;late co#o un cora&ón