ONDAS MECÁNICAS: transversales
Diseños de investigación experimentales Actividad I: Diseño de investigación experimental 1
Título
Patrón de onda estacionaria en una cuerda tensa por ambos extremos
Pregunta de investigación
¿Cuáles son los modos de vibración y las frecuencias frecuencias resonantes resonantes asociadas con el patrón de onda estacionaria en una cuerda tensa, sujeta por sus dos extremos?
Objetivos
Ident Identifi ifica carr los mod os de vi br ac ió n y la s frecue frecuenc ncias ias reson resonan antes tes a las que que se se produce el patrón de onda estacionaria en una cuerda tensa, sujeta sujeta por sus dos extremos Conceptos clave
Fundamentación teórica
Prin rincipi ipios Leyes Teorías
Onda Onda,, onda onda mecá mecáni nica ca,, inte interf rfer eren enci cia, a, refl reflex exió ión, n, onda ondas s estac estacion ionari arias, as, veloc velocida idad d de una una onda, onda, longit longitud ud de onda, onda, frecuencia, frecuencia, nodo, antinodo antinodo,, energía energía,, resonanc resonancia, ia, modos modos de vibración
Superposició ición n, co conservación de de la la en energía Segunda y tercera ley de Newton Mecánica clásica Variables
Eventos
Independientes
Dependientes
f
Hipótesis
n
Controladas Longitud de la cuerda Tensión en la cuerda
Excluidas Elasticidad de la cuerda
En una cuerda sujeta por ambos extremos, manteniendo longitud de la cuerda y tensión aplicada constantes, se evidencia que a mayor frecuencia resonante mayor es el número de armónicos (n) asociados con sus correspondientes modos de vibración. Las frecuencias resonantes son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental (f n=nf 1)
Tipo de investigación
Descriptiva
LABORATORIO DE FÍSICA III: Práctica Práctica I
1
Materiales y equipos utilizados Generador de señales Vibrador Soportes Cables coaxial caimán Lámpara estroboscópica Dinamómetro Cuerda Pesas Balanza Regla
• • • • • • •
Procedimiento experimental
• • •
Método
Técnicas Técnicas e instrumentos de recolección de datos Observación Control de variables
Instrumentos Dinamómetros Regla Balanza Generador de señales Cuerda
Resultados y análisis
Conclusiones y recomendaciones Sears F., Zemansky M., Young H., Freedman R., (2005). Física Universitaria con Física Moderna. Volumen 2. Undécima Edición. PEARSON EDUCACIÓN. México
Referencias bibliográficas
Actividad II
Ponga a vibrar nuevamente la cuerda excitada por el vibrador y ajuste el estroboscopio a una frecuencia que permita observar un efecto estroboscópico. Este efecto se consigue cuando la frecuencia del estroboscopio coincide con la frecuencia de vibración de la cuerda, observándose como el proceso de vibración detenido o congelado dado que cada destello luminoso ilumina el mismo estado de movimiento. Mida la frecuencia f con que viaja la onda en la cuerda. Registre la lectura en la tabla No. 3. Tabla 1
LECTURA CON EL ESTROBOSCOPIO REVOLUCIONES
REVOLUCIONES
LABORATORIO DE FÍSICA III: Práctica I
FRECUENCIA DEL GENERADOR
MARGEN DE ERROR
2
Actividad III: Diseño de investigación experimental 2
Título Pregunta de investigación Objetivo general
Caracterizar los modos de vibración asociados c on el patrón de onda estacionaria producido en una cuerda tensa sujeta por sus dos extremos, en función de la tensión aplicada.
Objetivos específicos
Determinar el valor de la velocidad de propagación de la onda transversal a través de la cuerda en función de su densidad lineal de masa y la tensión aplicada.
Objetivos
Determinar la densidad lineal de masa a partir de una gráfica que relacione la tensión en la cuerda y la longitud de onda. Conceptos claves Fundamentación teórica
Principios
Leyes Teorías Variables
Eventos Independientes
Dependientes
Controladas
Excluidas
Hipótesis
Procedimiento experimental
Materiales y equipos utilizados Generador de señales • Vibrador • Soportes • Cables coaxial caimán • Lámpara estroboscópica • Dinamómetro • Cuerda • Pesas • Balanza • Regla • Método
LABORATORIO DE FÍSICA III: Práctica I
3
Registro y observaciones Tabla 1
Masa (Kg) Lo
(m)
µ (Kg/m)
Registro, transformaciones y análisis de los resultados
Tabla 2
Frecuencia del generador :_________ Hz Masa s (Kg
Tensió n (N)
Velocidad (m/s)
Modos de vibración (n)
L (m)
λ
(m)
Frecuencia (Hz )
Margen de error
Análisis de los resultados
Conclusiones y recomendaciones
Referencias bibliográficas Actividad IV Discutir con el profesor los elementos de la V de Gowin para la actividad III
LABORATORIO DE FÍSICA III: Práctica I
4
LABORATORIO DE FÍSICA III: Práctica I
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Referencias Bibliográficas
Serway R. Jewett J. (2004 ). Physics for Scientists and Engineers. Thomson Brooks/Cole. 6th Edition. Sears F., Zemansky M., Young H., Freedman R., (2005). Física Universitaria con Física Moderna. Volumen 2. Undécima Edición. PEARSON EDUCACIÓN. México
LABORATORIO DE FÍSICA III: Práctica I
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