Fenomenos ondulatorios en un tanque de ondas. José Adán Moreno Torres Facultad de Ciencias Universidad Autónoma de San Luis Potosí, IICO San Luis Potosí, México
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RESUMEN. En este trabajo se presenta el análisis de los fenómenos ondulatorios estudiados en un tanque de ondas. Palabras clave: Longitud de frecuencia, doble rendija, refracción.
onda,
I. INTRODUCCIÓN.
hecho para conjugar la información recibida y compara la diferencia de amplitud, de amplitud, intensidad, intensidad, tiempo tiempo y fase de las dos señales captadas para conseguir así la situación exacta de la fuente sonora. Según la forma en la que una fuente sonora emite las vibraciones mecánicas que forman un sonido, se pueden definir dos tipos de fuentes: las puntuales y las lineales. a.- Fuente puntual.
Uno de los fenómenos más importantes en la naturaleza es la transmisión de la energía de un punto a otro por el movimiento de las ondas. A la propagación de la energía por medio de una perturbación en un medio, y no por el movimiento del medio mismo, se le llama movimiento ondulatorio. La energía radiada en ondas a través de un medio propicio ocasiona vibraciones, o bien las vibraciones producen ondas, por lo tanto el movimiento ondulatorio en todas sus formas, transporta energía. Una onda consiste en oscilaciones que se mueven sin arrastrar materia con ellas, es decir la perturbación avanza pero no el medio material. Por medio de la mano podemos transferir energía a una cuerda la cual a su vez, la transporta y puede transmitirla a un objeto al otro extremo de ella. Es posible formar un pulso único en una cuerda mediante un movimiento rápido de la mano hacia arriba y hacia abajo.
II.- MARCO TEORICO. El ser humano consigue asociar un sonido que capta, con su correspondiente fuente sonora mediante lo que se denomina como técnica como técnica binaural. Los binaural. Los sonidos son captados por los dos oídos; gracias a que estos están físicamente separados; nuestro cerebro se vale de este
Una fuente puntual es aquella que radia un sonido de forma continua y de manera uniforme en todas las direcciones; es decir; que radia energía sonora de forma esférica. Fuente lineal.
Una fuente lineal es aquella que radia un sonido de forma continua a lo largo de una línea imaginaria denominada eje. También se considera una fuente lineal a un grupo de estas con una distancia de separación entre ellas muy reducida (una columna de altavoces o una autopista son unos buenos ejemplos de este caso). b.- Longitud de onda y frecuencia.
La frecuencia tiene una relación inversa con el concepto de longitud de onda (ver gráfico), a mayor frecuencia menor longitud de onda y viceversa. La frecuencia f es igual a la velocidad la velocidad v de la onda, dividido por la longitud de onda λ (lambda):
Cuando las ondas viajan de un medio a otro, como por ejemplo de aire a agua, la frecuencia de la onda se mantiene constante, cambiando sólo su longitud de onda y la velocidad. De acuerdo a lo indicado anteriormente, la longitud de onda tiene una relación inversa con la frecuencia, a mayor frecuencia, menor longitud de onda, y viceversa. La longitud de onda λ (lambda)
es igual a la velocidad v de la onda, dividido por la frecuencia f:
c.- Reflexión.
Un rayo es una línea que indica la dirección del movimiento de una onda plana. Los frentes de onda son perpendiculares a los rayos. Cuando una onda se refleja en una superficie, el ángulo de incidencia es el ángulo entre el rayo de entrada (o incidente) y la línea normal (perpendicular a la superficie). El ángulo de reflexion es el ángulo entre el rayo de salida (reflejado) y la normal. Podemos ver la definición de los ángulos en la
Figura 2. e.- Interferencia y experimento de la doble rendija.
Cuando un frente de onda plano pasa a través de un hueco o abertura en una barrera, cada punto del frente de onda que se mueve a través de la rendija genera un frente de onda circular. Si la brecha hendidura es grande en relación la longitud de onda, los frentes de onda circular se combinan para formar un nuevo frente de onda plano. Si la brecha o hendidura es pequeña en relación a la longitud de onda, la parte del frente de onda que se mueve a través de la brecha se parece menos a una onda plana y más a una onda circular. La propagación de una onda circular, creada a partir de un frente de onda que se mueve a través de una rendija, como se muestra en la Figura 3 se llama difracción.
Fig.1 Figura 1 d.- Refracción.
Cuando una onda viaja de un medio a otro donde la velocidad de onda es diferente, el frente de onda se dobla a una nueva dirección. Si la onda reduce la velocidad, la onda se dobla hacia la normal de la interfaz entre un medio y el otro como se muestra en la Figura2. Esta sesión se denomina refracción.
Figura 3: Difracción
Figura 4.- Difracción de barras rectas. Experimento.
Figura 6.- Tanque de ondas, espejo plano
II.- METODOLOGÍA. III.- RESULTADOS Y DISCUSIÓN. Material empleado.
Estrobo Tanque de ondas. Espejos planos y curvos. Vernier. Soporte universal.
Procedimiento.
1.- Se armó el tanque de ondas. 2.- Se vertió agua en el tanque de ondas. 3.-Montamos la fuente de luz en su barra en el borde posterior de tanque de ondas. 4.- Con el soporte universal apoyamos el generador de onda en una posición alrededor del punto medio de uno de los lados del tanque de ondas. Conectamos la fuente de luz en el generador de ondas y con su adaptador de corriente. 5.- Conectamos el cabezal de onda plana a los brazos del generador. Ajustamos el cabezal de onda hasta que su parte de abajo apenas este en contacto con la superficie del agua. 6.- Colocamos una especie de lámina directamente debajo del tanque de ondas para ser capaces de observar las imágenes de las ondas que se proyectan en la lámina por la fuente de luz. Figura 5.-Tanque de ondas, espejo curvo
b.- Dependencia de la longitud de onda con la frecuencia. Distancia total (cm)
Frecuencia (Hz)
2.6
14.2
3 2.5
15 16
2.7 2.9
17 18
2.6
19
2.3
20
2.2
21
1.8
26
1.6
31
1.3
36
1.1
41
1
46
1
50
1.2
45
1.25
40
1.32
35
1.4
30
1.7
25
2 3.05
20 15
A partir de los datos obtenidos experimentalmente comprobamos que a mayor frecuencia menor longitud de onda hay y viceversa.
Periodo
Frecuencia (Hz) 28.4
Periodo
3
Distancia total (cm) 3.52
3
Distancia total (cm) 4.46
Frecuencia (Hz) 28.4
3
3.45
30
3
4.46
30
3 3
3.01 2.68
35 40
3 3
3.8 3.4
35 40
3
2.47
45
3
3.27
45
3
2.48
50
3
3.13
50
Dentro y fuera.
En estos datos nos damos cuenta de que a en un ambiente menos denso a más denso cambia la amplitud de onda.
IV.-Conclusiones. El tanque de ondas es muy útil para reconocer el comportamiento de las ondas. Es una caja de poca profundidad, con fondo de vidrio, tiene un pequeño motor a fin de provocar vibraciones, acolado a él un vástago y una barra para transmitir esas vibraciones en el agua. Con una luz brillante pueden observarse sombras de las ondas en una pantalla blanca colocada debajo del tanque y a si observar su comportamiento. Para finalizar concluimos que, cuando un movimiento ondulatorio llega a una superficie o región donde cambian las propiedades del medio por el cual se propaga, sufre una alteración; como resultado, parte de la energía del movimiento oscilatorio es devuelta al mismo medio, lo que constituye la onda reflejada; la otra parte de la energía es transmitida al segundo medio, formando la onda refractada.
