Práctica 3. Ondas Mécanicas

 

 

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

LABORATORIO DE FISICA II PRÁCTICA 3. ONDAS MÉCANICAS ING. PATRICIA RODRIGUEZ GONZALEZ

MATRÍCULAS: 

CARRERA:

LUIS EDUARDO MORALES MEDINA

1901202

IME

 ANDRIK SINTA EWALD

1928799

IMTC

LUIS ALEJANDRO GÓMEZ ROMERO 

2035598

IMTC

JONATHAN CUAUHTEMOC NIÑO RODRIGUEZ

1925785

IMTC

NOMBRES:

SAN NICOLÁS DE LOS GARZA N.L

FECHA:05/09/20

 

Hipótesis 

En esta práctica determinaremos la velocidad de propagación de las ondas mecánicas en diferentes medios mediante ondas estacionarias. Serán medidas en un medio longitudinal y transversal. Se determinará a través de la fórmula con la que se obtiene ésta, se define como la velocidad de propagación es directamente proporcional a la longitud de la onda por la frecuencia de esta.

Marco Teórico

 

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propaga opaga energía de un lugar Movimiento ondulatorio: Proceso por el que se pr a otro sin transferencia de materia, mediante ondas mecánicas o electromagnéticas. En cualquier punto de la trayectoria de propagación se produce un desplazamiento periódico, u oscilación, alrededor de una posición de equilibrio. 

  Ondas mecánicas:  es una perturbación de las propiedades mecánicas de

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un medio material que se propaga en el medio. Todas las ondas mecánicas requieren: Alguna fuente que cree la perturbación. Un medio en el que se propague la perturbación.    Longitud de onda (λ): Es la distancia entre dos crestas, dos valles o dos

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nodos.   Amplitud (A):  Magnitud del máximo desplazamiento de las partículas del

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medio.   Período (T): Es el tiempo en el que transcurre un ciclo completo de la onda.

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  Frecuencia (f): Número de ciclos por unidad de tiempo.

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  Rapidez de la onda (v): Magnitud de la velocidad de propagación de la onda (depende del medio).

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  Ondas transversales:  cuando las vibraciones de las partículas afectadas

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por la onda son perpendiculares a la dirección de propagación de la onda. (generadas por una cuerda en movimiento).   Ondas longitudinales: cuando el movimiento de oscilación de las partículas

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del medio es paralelo a la dirección de propagación de la onda. (generadas por un resorte en movimiento).   Velocidad de onda:  es la velocidad de propagación de onda en m/s. Se

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define como:  =  

 

Donde:  

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:  es la longitud de onda en m

    f:  es la frecuencia de onda en Hz



  v : es la velocidad de onda en m/s



Desarrollo y análisis

Durante la práctica se calculará la velocidad de dos tipos de ondas, las cuales son las ondas transversales y las ondas longitudinales, para realizar el cálculo de la velocidad de las ondas se necesitarán dos variables:   Longitud de onda (λ)    Frecuencia (f)





La ecuación necesaria para obtener la velocidad es: V =  ⋅  

Comenzaremos con las ondas transversales donde primero se calcularán variando la frecuencia para obtener la longitud de onda, donde en el video nos dan primero la frecuencia de la onda, para después medir la cuerda dando un valor de 105 cm o 1.05 m. Para la primera velocidad se utilizó una frecuencia de 14 Hz que se multiplicó por el doble de la longitud de la onda debido a que en el primer caso el valor de la longitud representa media onda: V= λ*f   V = [(1.05 m * 2) * 14 Hz] V = 29.4 m/s Para el segundo caso los 105 cm o 1.05 m forman una onda completa por lo que en este caso solamente se multiplica la frecuencia de 29 Hz por la longitud: V= λ*f  

V = (1.05 m) * (29 Hz) V = 30.45 m/s En el tercer modo de onda existen nodos, debido a esto se realiza la medición de nodo a nodo lo que dio a 36 cm o 0.36 m, una vez obtenida la longitud lo siguiente a realizar fue multiplicar por 2 la anterior longitud para formar una onda completa y una vez realizado esto los multiplicamos por la frecuencia de 40 Hz: V= λ*f  

V = [(0.36 m * 2) * 40 Hz]

 

V = 28.8 m/s Obtenidas las tres velocidades se tabularán los datos quedando de la siguiente manera:

Frecuencia (f) 14 Hz 29 Hz 40 Hz

Longitud de onda (λ)  1.05 m 1.05 m 0.72 m

Velocidad de la onda (V) 29.4 m/s 30.45 m/s 28.8 m/s

Después de terminar esta tabla se obtendrá la velocidad ahora cambiando la tensión de la cuerda colocando balines a la cuerda anteriormente dicha: En el primer caso la longitud de onda vuelve a ser 105 cm o 1.05 m y teniendo una frecuencia igual a 31 Hz V = λ*f  

V = (1.05 m) * (31 Hz) V = 32.55 m/s El siguiente caso tenemos una frecuencia de 45 Hz y una longitud de onda de y 36 cm o 0.36 m de nodo a nodo igual a un caso anterior la longitud se multiplica por 2 para obtener la longitud completa de una onda. V = λ*f  

V = [(0.36 m * 2) * 45 Hz] V = 32.4 m/s Para el tercer y último caso de ondas transversales se obtiene una frecuencia igual a 57 Hz y una longitud de onda de 26 cm o 0.26 m de nodo a nodo; igual al anterior caso esta longitud se duplica para obtener la longitud completa de la onda V = λ*f  

V = [(0.26 m * 2) * 57 Hz] V = 29.64 m/s Una vez obtenidos los tres datos de las velocidades tabulamos todos los datos: Frecuencia (f) 31 Hz

Longitud de onda (λ)  1.05 m

Velocidad de la onda (V) 32.55 m/s

45 Hz 57 Hz

0.36 m 0.26 m

32.4 m/s 29.64 m/s

 

Terminado las dos tablas de ondas transversales pasamos a la segunda parte de la práctica la cual es calcular la velocidad de las ondas longitudinales, en esta parte de la práctica cada longitud de onda se multiplicará por 2 debido a que todas las longitudes se dan entre nodo y nodo, y como ya se vio al multiplicar por 2 se da la longitud de onda completa En el primer caso se nos da una frecuencia de 81 Hz y una longitud entre nodo y nodo de 0.32 m V = λ*f  

V = [(0.32 m * 2) * 81 Hz] V = 51.84 m/s En el segundo caso nuestra longitud de un nodo a otro es de 0.48 m y una frecuencia de 63 Hz V = λ*f  

V = [(0.48 m * 2) * 63 Hz] V = 60.48 m/s Y en el último caso obtenemos una frecuencia de 46 Hz y una longitud entre nodos de 0.58 m V = λ*f  

V = [(0.58 * 2) * 46 Hz] V = 53.36 m/s Frecuencia (f) 81 Hz 63 Hz 46 Hz

Longitud de onda (λ)  0.32 m 0.48 m 0.58 m

Velocidad de la onda (V) 51.84 m/s 60.48 m/s 53.36 m/s

Conclusión

Podemos concluir tras realizar la práctica que el análisis de la velocidad de propagación de las ondas mecánicas ya sean transversales o longitudinales que, pese a sus características evidentes no se ve influenciada de manera significativa por la longitud ni el frecuencia de esta ya que se puede apreciar que cambios

 

drásticos como la duplicación de la frecuencia o del cambio de la longitud refleja cambios mínimos evidentes que se pueden atribuir a errores decimales mínimos, también tras realizar cambios en función de la masa afectando la tensión durante el experimento se puede apreciar que la relación de cambio es estable y constante pese a los grandes cambios en esta. formando una velocidad de carácter constante que como mucho influenciado principalmente debido a el material y medio de propagación, así como la magnitud de la fuerza causante de este. Denotando una propiedad constante en sus cambios permitiendo los cálculos definidos por formulas ante situaciones específicas de carácter puntual .

Preguntas del folleto

  Explique la relación que tiene la velocidad de propagación de la onda

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con las características del medio.

La velocidad de onda varía estando entre medios como el vacío, el aire y el agua.   ¿Qué sucede con el período de las oscilaciones cuando la velocidad

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de propagación disminuye?

 Al disminuir la velocidad, el periodo se haría más más largo o duraría más   Explique la relación que existe entre la longitud de onda y la

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frecuencia de oscilación.

Hay una relación en la que, si la longitud de onda disminuye, la frecuencia aumenta; y si la frecuencia disminuye, la longitud aumenta. 

la relación entre la velocidad y la frecuencia de propagación   Explique de la onda. No tiene una relación directa como tal. Tiene que ver más entre la relación que tiene el periodo con la velocidad; si la disminuye, habría un periodo mayor, por lo consiguiente, también habría una frecuencia mayor. Pero si la velocidad aumenta, habría un periodo menor y la frecuencia sería más baja.

Referencias 

  Laboratorio-F-II.pdf; paginas 9, 10 y 11.

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