COLEGIO DE LOS ANGELES LABORATORIO VIRTUAL ONDAS ESTACIONARIAS Objetivo: Analizar el comportamiento de las ondas estacionarias en una cuerda. http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/ fisicaInteractiva/Ondasbachillerato/estacionarias/ laboratorioVirtual_cuerda.htm 1. Realizar el diagrama de montaje de la experiencia y describir los materiales que se usan en esta. Establecer la velocidad de propagación introduciendo un valor en el control de edición titulado Velocidad de propagación
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COLEGIO DE LOS ANGELESLABORATORIO VIRTUAL ONDAS ESTACIONARIAS
Objetivo: Analizar el comportamiento de las ondas estacionarias en una cuerda.
1. Realizar el diagrama de montaje de la experiencia y describir los materiales que se usan en esta.
Establecer la velocidad de propagación introduciendo un valor en el control de edición titulado Velocidad de propagación
Introducir la frecuencia de la fuerza oscilante, en el control de edición titulado Frecuencia (Hz,) a continuación se pulsa en el botón titulado Empieza.
Para cambiar la escala de la representación gráfica, (si las ondas se ven muy pequeñas), basta introducir una nueva escala en el control de edición titulado Escala y pulsar la tecla Retorno, o alternativamente, pulsar y arrastrar sobre el botón que figura debajo de la escala.
Materiales: Datos de Frecuencia o velocidad de propagación, escala, frecuencia.
2. Según la información dada en la página definir:
a. ¿Qué es una onda estacionaria?
Las ondas estacionarias son aquellas ondas en las cuales, ciertos puntos de la onda llamados nodos, permanecen inmóviles. En este tipo de ondas, las posiciones donde la amplitud es máxima se conocen como antinodos, los cuales se forman en los puntos medios entre dos nodos. Las ondas estacionarias son producto de la interferencia. Cuando dos ondas de igual amplitud, longitud de onda y velocidad avanzan en sentido opuesto a través de un medio se forman ondas estacionarias.
b. ¿Qué es una onda transversal?
Es aquella en la que el movimiento de oscilación es perpendicular a la dirección de propagación de la onda, como las ondas electromagnéticas, o las olas del mar.
c. Escribir las ecuaciones para hallar la frecuencia, la velocidad, la longitud de onda, la tensión, y la densidad lineal para un armónico n. (Recuerde usar las ecuaciones para los armónicos y la velocidad para las cuerdas dada en clase) .
Ecuación para la frecuencia Ecuación para la velocidad Ecuación para λ
Ecuación para la tensión Ecuación para μ
3. En la simulación ponga los siguientes datos
V= 8m/s F=4Hz escala :50
a. Describa la onda obtenida y el armónico que observa ( Primero, segundo etc.) Dibuje .
f : n v 2 l
V : 2 l .f n
λ : 2 l n
FT : μ . V2 μ: m l
Onda perteneciente al primer armónico que forma 1 nodo y 1 vientre, al llegar la onda al extremo se percibe el fenómeno de reflexión.
b. Con los datos anteriores encuentre
V : 2 l .f n
V . n : l 2. f(8 m s) (1) : 1 m (2)( 4Hz)
l: 1 m
λ=¿2 l n
λ : (2 ) (1m)1
λ :2m
c. Usando las ecuaciones adecuadas obtenga la frecuencia para el 2,3,4,5,6,7,y 8 armónico.
Dibuje la onda obtenida en cada caso (IMPRIMA UN PANTALLAZO DE CADA CASO Y ANEXELO AL TRABAJO)
Ejemplo primer armónico frecuencia 4 Hz
V : 2 l .f n
V: (2)(1m) . 4Hz
1 V: 8 m/s
f : n v 2 l
f: (1)(8 m/s) : 2(1m)
f : 4 Hz
Segundo Armónico
f : n v 2 l
f: (2)(8 m/s) : 2(1m)
f : 8 Hz
f : n v 2 l
V : 2 l .f n
Tercer Armónico
f : n v 2 l
f: (3)(8 m/s) : 2(1m)
f : 12 Hz
(A partir de este armónico subí la escala a 100 para mayor divisibilidad de la onda)
Cuarto Armónico
f : n v 2 l
f: (4)(8 m/s) : 2(1m)
f : 16Hz
Quinto Armónico
f : n v 2 l
f: (5)(8 m/s) : 2(1m)
f : 20Hz
Sexto Armónico
f : n v 2 l
f: (6)(8 m/s) : 2(1m)
f : 24Hz
Séptimo Armónico
f : n v 2 l
f: (7)(8 m/s) : 2(1m)
f : 28Hz
Octavo Armónico
f : n v 2 l
f: (8)(8 m/s) : 2(1m)
f : 32Hz
d. ¿Cómo cambió la frecuencia en el punto anterior en cada caso? ¿Qué le paso al número de nodos? Justifica tus respuestas.
La frecuencia del segundo modo es el doble que la del modo fundamental, la frecuencia del tercer modo es triple, y así sucesivamente..., hasta llegar a la del armónico octavo .
e. Manteniendo la longitud de la cuerda constante (la hallada en el punto b) y tomando la mitad de la velocidad que la dada en la experiencia y una escala de 30 halle la frecuencia necesaria para generar el 1, 2, 3, 4 armónico. (Compruébelo con la simulación). Calcule la longitud de onda para cada caso y llene la tabla. Escriba los procedimientos
ARMONICO (n) Velocidad (m/s) Frecuencia (Hz) Longitud de onda (λ)1 4 m/s
4 m/s
4 m/s
4 m/s
2 Hz 2 m
2 4 Hz 1 m
3 6 Hz 2/3m
4 8Hz 2/4 m
f : n v 2 l
f: (1)(4 m/s) : 2(1m)
f : 2Hz
λ : 2 l. n(2)(1 m) : 2 m 1
λ : 2 m
f : n v 2 l
f: (2)(4 m/s) : 2(1m)
f : 4Hz
λ : 2 l. n(2)(1 m) : 2 m
2
λ : 1 m
f : n v 2 l
f: (3)(4 m/s) : 2(1m)
f : 6 Hz
λ : 2 l. n(2)(1 m) : 2/3 m 3
λ : 2/3 m
f : n v 2 l
f: (4)(4 m/s) : 2(1m)
f : 8 Hz
λ : 2 l. n(2)(1 m) : 2/4m 4
λ : 2/4 m
f. Ahora duplica la velocidad dada en la experiencia y completa la tabla Escala :100
ARMONICO (n) Velocidad (m/s) Frecuencia (Hz) Longitud de onda (λ)1 16 m/s
16 m/s
16 m/s
16 m/s
8 Hz 2 m
2 16 Hz 1 m
3 24 Hz 2/3 m
4 32 Hz 2/4 m
f : n v 2 l
f: (1)(16 m/s) : 2(1m)
f : 8 Hz
λ : 2 l. n(2)(1 m) : 2m 1
λ : 2 m
f : n v 2 l
f: (2)(16 m/s) : 2(1m)
f : 16 Hz
λ : 2 l. n(2)(1 m) : 1m 2
λ : 1 m
f : n v 2 l
f: (3)(16 m/s) : 2(1m)
f : 24 Hz
λ : 2 l. n(2)(1 m) : 2/3m 3
λ : 2/3 m
f : n v 2 l
f: (4)(16 m/s) : 2(1m)
f : 32 Hz
λ : 2 l. n(2)(1 m) : 2/4m 4
λ : 2/4 m
g. Completa la tabla con la experiencia con la velocidad inicial (8m/s)
ARMONICO (n) Velocidad (m/s) Frecuencia (Hz) Longitud de onda (λ)1 8 m/s
8 m/s
8 m/s
8 m/s
4 Hz 2 m234
f : n v 2 l
f: (1)(8 m/s) : 2(1m)
f : 4 Hz
λ : 2 l. n(2)(1 m) : 2m 1
λ : 2 m
f : n v 2 l
f: (1)(8 m/s) : 2(1m)
f : 4 Hz
λ : 2 l. n(2)(1 m) : 2m 1
λ : 2 m
f : n v 2 l
f: (1)(8 m/s) : 2(1m)
f : 4 Hz
λ : 2 l. n(2)(1 m) : 2m 1
λ : 2 m
f : n v 2 l
f: (1)(8 m/s) : 2(1m)
f : 4 Hz
λ : 2 l. n(2)(1 m) : 2m 1
λ : 2 m
h. Comparando los valores obtenidos de las tablas de los puntos e, f, g ¿Qué puedes concluir?
