MARIA PAULA CRIADO I1ASERGIO ANDRES SUBGRUPO: 03MARIO ALEJANDRO SUAREZ RODRIGUEZ

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERESCUELA DE FÍSICA

LABORATORIO DE FÍSICA III

A-L3. ONDAS ESTACIONARIAS TRANSVERSALES

OBJETIVOS

1. Reproducir ondas estacionarias específicamente con cuerdas vibrantes para realizar el análisis teórico de las diferentes variables que estas ondas presentan.

2. Analizar la naturaleza de las ondas estacionarias, los fenómenos físicos que ocurren en esta e identificar sus propiedades.

3. Comprobar experimentalmente las ecuaciones que me definen una onda estacionaria.

4. Recolectar los datos necesarios en el laboratorio para poder dar una explicación física al comportamiento de las ondas producidas.

MARCO TEORICO

Ondas estacionarias:

Las ondas estacionarias se definen como la superposición de ondas que tienen igual frecuencia e igual amplitud pero se desplazan en sentidos opuestos. Cuando se tiene una cuerda con sus extremos fijos y se hace una pulsación esta va a crear una onda incidente que al llegar a un extremo se refleja, la onda resultante será la suma de las dos. Podemos definir las dos ondas viajeras de la misma frecuencia ω, siendo κ (2π/ λ) la longitud de onda que hay en una distancia 2π, y de amplitud ξ0 como:

ξ i = ξ0 sen(κx - ωt) y ξ r = ξ0 sen(κx + ωt) sumándolas y aplicando identidad Trigonométrica tenemos que:

ξ = ξ i + ξ r = 2 ξ0 sen (κx) cos (wt)

Existen dos clases de puntos importantes en una onda estacionaria los cuales son antinodos (cuando la amplitud de la onda es máxima) y nodos (cuando la amplitud de la onda es cero) de acuerdo con la ecuación anterior podemos deducir donde ocurren estos puntos dependiendo de su posición:

Antinodo: cuando la amplitud es máxima (ξ = 2 ξ0), esto es cuando

Sen (kx)=1 ; kx= n π/2 ; pero κ =2π/ λ entonces: 2πx/ λ = n π/2

X= n λ /4 siendo n = 1,3,5,7…

Nodo: cuando la amplitud es cero (ξ = 0); X= n λ /2 siendo n= 1,2,3,4….

Ondas estacionarias en una cuerda fija en ambos extremos o cuerda vibratoria:

En estas ondas se consideran los extremos como unos nodos ya que no hay desplazamiento, la distancia entre nodos es cada λ /2 y la longitud de la cuerda se relaciona con la longitud de onda mediante la siguiente expresión:

n λ /2 = L siendo n= 1,2,3,4….. Los nodos

Ondas transversales y longitudinales:

Una onda es transversal si la perturbación es perpendicular a la dirección de la propagación como la onda producida en una cuerda; y es longitudinal si la perturbación es paralela a la dirección de propagación como el sonido.

Velocidad de propagación de una cuerda:

La velocidad de una onda depende únicamente del medio en que se encuentre y no del movimiento relativo de la fuente. Lo mismo ocurre en una cuerda, la velocidad de la onda en esta depende de las propiedades de la cuerda (como la masa y la longitud) así como a la tensión a la que esta sometida. Matemáticamente se tiene que:

V = √ (T/μ) donde μ es la masa por unidad de longitud (m/L)

Bibliografía:

ALONSO M., FINN E. Física.Volumen II. Campos y ondas. Ed fondo educativo interamericano

TIPLERP. Física, editorial Reverté S.A

SERWAY, RAYMOND A. Física. Editorial McGraw- Hill