Informe Experimento 5u5s4n

UNIVERSIDAD DE CUENCA INGENIERIA AMBIENTAL

TRABAJO No 1 FISICA III ING. RODRIGO CALDERÓN, Msc.

NOMBRE:     

Erika Arévalo Luis Bravo Ismael Izquierdo Torres Carla Mosquera Gustavo Pacheco

TITULO:RESONANCIA Y ONDAS ESTACIONARIAS OBJETIVO GENERAL: 

Comprobar el fenómeno de resonancia mediante dos copas de vidrio una lámina de papel y arena fina.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:  

Observar la forma de las ondas estacionarias producidas en los granos de arena sobre la lámina en una de las copas cuando se generó la resonancia. Establecer la diferencia entre nodos y antinodos dentro de las ondas estacionarias que son descritas al hacer entrar en resonancia las dos copas.

MARCO TEORICO ONDA ESTACIONARIA: Una onda estacionaria se forma por la interferencia de dos ondas de la misma naturaleza con igual amplitud, longitud de onda (o frecuencia) que avanzan en sentido opuesto a través de un medio. Tiene puntos que no vibran (nodos), que permanecen inmóviles, estacionarios, mientras que otros (vientres o antinodos) lo hacen con una amplitud de vibración máxima, igual al doble de la de las ondas que interfieren, y con una energía máxima. El nombre de onda estacionaria proviene de la aparente inmovilidad de los nodos. La distancia que separa dos nodos o dos antinodos consecutivos es media longitud de onda. Se puede considerar que las ondas estacionarias no son ondas de propagación sino los distintos modos de vibración de la cuerda, el tubo con aire, la membrana, etc. Para una cuerda, tubo, membrana,... determinados, sólo hay ciertas frecuencias a las que se producen ondas estacionarias que se llaman frecuencias de resonancia. La más baja se denomina frecuencia fundamental, y las demás son múltiplos enteros de ella (doble,

triple,...).Una onda estacionaria se puede formar por la suma de una onda y su onda reflejada sobre un mismo eje (x o y). ONDAS SONORAS: Una onda sonora es una onda longitudinal que transmite lo que se asocia con sonido. Si se propaga en un medio elástico y continuo genera una variación local de presión o densidad, que se transmite en forma de onda esférica periódica o cuasiperiódica. Mecánicamente las ondas sonoras son un tipo de onda elástica. Las variaciones de presión, humedad o temperatura del medio, producen el desplazamiento de las moléculas que lo forman. Cada molécula transmite la vibración a las que se encuentren en su vecindad, provocando un movimiento en cadena. Esa propagación del movimiento de las moléculas del medio, producen en el oído humano una sensación descrita como sonido. En el fenómeno relacionado con la reflexión del sonido. Dependiendo de cómo coincidan las fases de la onda incidente y de la reflejada, se producirán modificaciones del sonido (aumenta la amplitud o disminuye), por lo que el sonido resultante puede resultar desagradable. Cuando la longitud de la onda estacionaria es igual a una de las dimensiones de una sala (largo, alto o ancho), se dice que la sala está en resonancia. El efecto es aún más desagradable si cabe. Hay puntos donde no llega ningún sonido (interferencia destructiva) y otros donde la amplitud se dobla (interferencia constructiva). Gráficamente, si se viese la onda se vería que la sinusoide ha desaparecido y la onda ha adquirido forma de dientes de sierra. Las ondas estacionarias también se llaman eigentonos o modos de la sala. ONDA MECÁNICA: Una onda mecánica es una perturbación de las propiedades mecánicas de un medio material (posición, velocidad y energía de sus átomos o moléculas) que se propaga en el medio. Todas las ondas mecánicas requieren: 1. 2. 3.

Alguna fuente que cree la perturbación. Un medio en el que se propague la perturbación. Algún medio físico a través del cual elementos del medio puedan influir uno al otro.

RESONANCIA: Un modo de resonancia de cualquier sistema vibratorio es una frecuencia con la cual el sistema puede oscilar cierto tiempo después de que la excitación se interrumpe. Lo que hace vibrar a los sistemas similares a los que se están tratados pues, en efecto, es el sonido. El sonido es una onda de presión. Al golpear una lámina o una superficie, las ondas de sonido tienden a hacerla vibrar a la misma frecuencia que suena el tono. EJM: Un “la” vibra 440 veces por segundo. Al tocar un “la” a buen volumen, nuestros tímpanos vibran por causa de las variaciones de presión, exactamente a 440 hercios. Nuestro cerebro interpreta esta vibración como un “la”. Para hacer vibrar visiblemente una lámina más pesada y grande que nuestro tímpano hace falta más volumen, pero el fundamento es el mismo.

FRECUENCIA DE RESONANCIA: Todo cuerpo o sistema tiene una, o varias, frecuencias características. Cuando un sistema es excitado a una de sus frecuencias características, su vibración es la máxima posible. El aumento de vibración se produce porque a estas frecuencias el sistema entra en resonancia. Cuando la frecuencia de la fuente emisora de ondas coincide con la frecuencia natural del resonador (objeto que oscila) se llega a una condición conocida como resonancia. La resonancia se define como la tendencia de un sistema físico a oscilar con una amplitud mayor en algunas frecuencias. La amplitud del sistema oscilante depende de la magnitud de la fuerza que se le aplique periódicamente al emisor de ondas y también está relacionada con las frecuencias de ondas del emisor y la frecuencia natural del sistema oscilante. Si la diferencia entre la frecuencia del emisor y la frecuencia del resonador es grande la amplitud del sistema resonador será mínima. Al igual que mientras más diferentes sean las frecuencias entre el generador y el resonador, se requerirá de mayor cantidad de energía para crear determinadas amplitudes de oscilación. En condición de resonancia, una fuerza de magnitud pequeña aplicada por el emisor puede lograr grandes amplitudes de oscilación en el sistema resonador, creando con ello perturbaciones marcadas en el sistema resonador.

MATERIALES     

Dos copas de vidrio ( copa “Vaso Sour” o “Copa globo”) Agua Palillos- sorbetes Lámina de papel Arena de mar ( cualquier arena fina)

PROCEDIMIENTO: 1) Colocamos las dos copas muy juntas (sin llegar a tocarse), añadimos agua en una de las copas. 2) Colocamos la lámina de papel encima de la otra copa y posteriormente dejamos caer un poco de arena en la hoja de papel. 3) Mojamos uno de los dedos con agua y frotamos el borde de la copa que tiene agua. 4)

En unos segundos la copa vibra emitiendo un sonido y los granos de arena de la otra copa vibran formando curiosas figuras correspondientes a las ondas estacionarias.

5) Registramos la cantidad de agua que se requirió para producir la resonancia entre las dos copas.

EXPLICACION Y OBSERVACIONES Al frotar repetidamente el borde de la una copa, ésta vibra emitiendo un sonido que depende de la cantidad de agua que contenga la copa. Es entonces que la segunda copa vibrará por resonancia al haberse igualado sus frecuencias. Dicha copa al vibrar ocasiona que la hoja de papel colocada forme ondas estacionarias, en las cuales existirán zonas donde la vibración es alta (vientres o antinodos) y zonas donde la vibración es baja o nula (los nodos). GRÁFICA:

CONCLUSIONES: Las características que pudieron observarse al realizar el experimento da como resultado el “gráfico” tanto de los nodos(zonas de vibración nula) y antinodos (zonas de vibración alta) de la onda estacionaria, que a su vez fue provocada por el frotamiento de los dedos sobre el borde de la copa con agua Al frotar varias veces el borde de una de las copas, ésta vibra emitiendo un sonido que depende de la cantidad de agua que contenga la copa: la segunda copa vibró por resonancia; y entonces al vibrar la hoja de papel colocada sobre la segunda copa se formó una onda estacionaria. Pudo observarse que los granos se acumulan en las regiones nodales formando las figuras correspondientes a la onda generada.

BIBLIOGRAFIA:       

http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia_natural http://experimentoondas.blogspot.com/2011/12/experimento-resonancia-yondas.html http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_estacionaria http://fq-experimentos.blogspot.com/2011/05/164-resonancia-con-dos-copasii.html http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_mec%C3%A1nica http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_sonora