informe de melde- fisica ii - unmsm

8/16/2019 Informe de Melde- FISICA II - UNMSM

1/20

1

LABORATORIO 04: EXPERIENCIA DE MELDE, LECTURA ADICIONAL

INTRODUCCION

En la experiencia Nº4 hemos realizado el experimento de Melde, que fue realizado

por el físico alemán Franz Melde sobre las ondas estacionarias producidas en un

cable tenso unido a un pulsador eléctrico Este experimento pudo demostrar quelas ondas mecánicas experimentan fen!menos de interferencia "ndas mecánicas

#ia$ando en sentido contrario forman puntos inm!#iles, denominadas nodos Estas

ondas fueron denominadas estacionarias por Melde %a que la posici!n de los

nodos % los #ientres &puntos de #ibraci!n' permanece estática (as ondas

trans#ersales mecánicas producidas en una cuerda impulsada por un #ibrador

eléctrico, #ia$an a una polea que conduce al otro extremo del mismo, donde es

producida una determinada tensi!n sobre el cable )l encontrarse ambas ondas

#ia$ando en direcciones opuestas se produce un fen!meno de interferencia de

ondas )l tensarse apropiadamente la cuerda, manteniendo la distancia entre el

pulsador eléctrico % la polea, se producen ondas estacionarias, en las cuales

existen puntos de su tra%ectoria denominados nodos que permanecen inm!#iles

En la actualidad, si bien el experimento de Melde permiti! el reconocimiento %

estudio de las ondas estacionarias, ello no qued! limitado a ese campo (as ondas

estacionarias son un fen!meno con implicancias mu% importantes en el campo de

la ac*stica % el fen!meno de la reflexi!n e interferencia constructi#a de las ondas

INFORME DE LABORATORIO – FISICA II


2/20

2


OBJETIVOS +n#estiar las ondas producidas en una cuerda #ibrante

-eterminar la relaci!n precisa entre la #elocidad de la onda, la tensi!n

aplicada a la cuerda % la densidad lineal de la cuerda

Estudiar la propaaci!n de ondas arm!nicas trans#ersales en una cuerda

tensa % a la forma en que se superponen para dar luar a ondas

estacionarias



3/20

3


EQUIPOS / MATERIALES

1 Vibrador eléctrico

1 Cuerda delgada

1 Soporte universal y polea

1 Regla de madera / metálica

Juego de pesas y portapesas

1 Balanza



4/20

4


MARCO TEÓRICO



5/20

5


PROCEDIMIENTOS

MONTAJE

Tome la cuerda completa mida su masa longitud!

Dibuje y describu! "!d# E!u!cie suscrc$er%s$ics&


LON'ITUDE(PERIENCIA Longitud(m)

X 1 ../

X 2 ..0

X 3 .12

X 4 ..1

X 5 ...

´ X ..1

σ //14

Ea //.1

∆ X //.1

X ± ∆ X 2.21±0.021

MASAE(PERIENCIA MASA(kg)

X 1 ///1

X 2 ///1.

X 3 ///10

X 4 ///1/

X 5 ///1.

´ X ///11

σ ////10

Ea ////12

∆ X ////30

X ± ∆ X 0.0011 ± 0.00

053

DENSIDAD( Kg

m

)

densidad linal= masa

longitud

μ=0.0011±0.00053

2.21±0.021

μ=4.97±2.39×10−4


6/20

6


na o

nda es

una

prolonaci!n de una perturbaci!n de aluna propiedad de un medio, por e$emplo,

densidad, presi!n, campo eléctrico o campo manético, que se propaa a tra#és

del espacio transportando enería

Todo movimiento ondulatorio, al transmitirse presenta las siguientes

características:

(a posici!n más alta con respecto a la posici!n de equilibrio se

llama cresta El ciclo es una oscilaci!n, o #ia$e completo de ida % #uelta (a posici!n más ba$a con respecto a la posici!n de equilibrio se llama #alle El máximo ale$amiento de cada partícula con respecto a la posici!n de

equilibrio se llama amplitud de onda El periodo es el tiempo transcurrido entre la emisi!n de dos ondas

consecuti#as

)l n*mero de ondas emitidas en cada seundo se le denomina frecuencia (a distancia que ha% entre cresta % cresta, o #alle % #alle, se llama lonitud

de onda Nodo es el punto donde la onda cruza la línea de equilibrio Elonaci!n es la distancia que ha%, en forma perpendicular, entre un punto

de la onda % la línea de equilibrio

1. Coloque en el portapesas, pesas adecuadas buscando generar ondas

estacionarias de 7 u 8 armnicos !T " m # g $. %ida la &media longitud de

onda' ()* producida !distancia entre nodo + nodo o entre cresta + cresta$.

-u son ondas estacionarias/


“aves', una obra que

muestra visualmente !+ en

tiempo real$ ondas de

sonido espectaculares,

todo esto mediante un

mecanismo que unciona a

base de una cuerda que

reacciona a una serie de

sonidos que se producen apartir de la accin ísica.


7/20

7



)*" r*+*ic"s

MEDIA LON'ITUD DE

ONDA

λ¿2

¿¿

E(PERIENCIA metros

X 1 /4.

X 2 /41

X 3 /44

X 4 /43

X 5 /40

´ X 0.23 ± 0.02


8/20

8


*. dicione pesas a in de

obtener ondas

estacionarias de 4, 5, 2 + 3

antinodos. %ida la

longitud de onda

siguiendo el procedimiento anterior. note los valores correspondientes en

la Tabla 1.

3. aga una gr6ica T versus (. nalice + describa las características de la

gr6ica.


,Qu- s"! "!ds es$ci"!ris.

as ondas estacionarias son aquellas ondas en las cuales, ciertos

puntos de la onda llamados nodos, permanecen inmviles. na onda

estacionaria se orma por la intererencia de dos ondas de la mismanaturale9a con igual amplitud, longitud de onda !o recuencia$ que

TABLA

N° de

armónicosT (N) λ(m) λ

2(m2)

3 2. 1 14 *.2 0.75 0.54

5 1.4 0.4 0.34

6 1.27 0.5 0.*5

7 0.8 0.23 0.1

8 0.78 0.38 0.12


9/20

9


5omo obser#amos la ráfica resultante es una cur#a que mantiene una relaci!n

de proporci!n entre la tensi!n % la lonitud de onda

2. -u a;uste tendría que


10/20

10


m=6×7.93−2.5×13.03

6×1.8−2.52

m=3.2978

b=1.67×13.03−2.5×7.96

6×1.67−2.52


λ2(m2) T (N)

λ2 x T λ

(¿¿ 2)2

¿

1 42 2. 1

/36 .24 1.45 0.31

/06 126 0.71 0.13

/.3 147 0.37 0.04

/12 /28 0.1 0.1

/14 /780.11 0.11

∑ ¿2.5

∑ ¿13.03

∑¿7.93

∑¿1.8


11/20

11


b=0.7976

y=3.2978 x+0.7976

De la curva obtuvimos la pendiente m =!"#$%&!

m= μ× f 2

3.2978=4.97×10−4 x f 2

f =81.4580 H

P"rce!$je de err"r&

%Error porcentual=|alor teorico−alor experimental|

alor teorico ×100

%Error porcentual=|60−81.4580|

60×100

%Error porcentual=35.76



12/20

12


DISCUSIÓN DE RESULTADOS

9e puede obser#ar que la cantidad de arm!nicos, #aría de acuerdo a la tensi!n

que se le aplique a la cuerda, al haber más tensi!n se presenta más arm!nicos %

de forma contraria cuando se disminu%e la tensi!n

)sí mismo se puede obser#ar en los ráficos de periodo #ersus lonitud de onda,al realizar este por el método de mínimos cuadrados la ráfica se linealisa %a que

el periodo % la lonitud de onda #arían directamente proporcional

5on la ráfica de periodo #ersus lonitud de onda se puede obtener la frecuencia,

la cual está representada por la pendiente de la recta hallada en el ráfico

(os errores encontrados en la experiencia posiblemente se deba, a un error en los

cálculos, redondeos de decimales, error sistemático: enerándose así dicho

porcenta$e de error



13/20

13


CONCLUSIONES

; (as ondas estacionarias se producen al tener bien definidas la tensi!n, la

lonitud del factor causante con el extremo reflector

; (as ondas estacionarias se producen al tener bien definidas la tensi!n (a

lonitud del factor causante con el extremo reflector,

; El te!rico es solo una a%uda para encontrar el adecuado para producir ondas

estacionarias, %a que el medio % el #ibrador no son perfectos % cuentan con

#ariaciones en sus acciones

; (a lonitud de la onda puede #ariar en un mismo sistema siempre % cuando

encuentre otro punto de resonancia

; En una onda estacionaria el patr!n de la onda no se mue#e, pero si lo hacen los

elementos de la cuerda

; 9i las frecuencias asociadas son mu% altas las #elocidades también lo serán



14/20

14


RECOMENDACIONES

(a polea puede ser mu% inestable lo que ocasiona que la polea #ibre % no

de$e que las crestas se creen correctamente haciéndolas borrosas


15/20

15


RE1ERENCIAS BIBLIO'R01ICAS

=obert =esnic>, -a#id ?allida% &.//4' Física 4ta. Edición Vol. 1 5E59),

México 9er@a%, =a%mond ): Ae@ett, Aohn B &.//4' Physics for Scientists and

Engineers &6th ed edici!n'

Cipler,


16/20

16


ANE(OS

EVALUACIONES

2# ,Qu- es u! "!d es$ci"!ri y c"*" se 3r"duce!.De 45u!"s eje*34"s#

(as ondas estacionarias son aquellas ondas en las cuales, ciertos puntos de laonda llamados nodos, permanecen inm!#iles na onda estacionaria se forma por

la interferencia de dos ondas de la misma naturaleza con iual amplitud, lonitud

de onda &o frecuencia' que a#anzan en sentido opuesto a tra#és de un medio



17/20

17


9e producen cuando interfieren dos mo#imientos ondulatorios con la misma

frecuencia, amplitud pero con diferente sentido, a lo laro de una línea con una

diferencia de fase de media lonitud de onda

(as ondas estacionarias permanecen confinadas en un espacio &cuerda, tubo con

aire, membrana, etc' (a amplitud de la oscilaci!n para cada punto depende de su

posici!n, la frecuencia es la misma para todos % coincide con la de las ondas que

interfieren Ciene puntos que no #ibran &nodos', que permanecen inm!#iles,

estacionarios, mientras que otros ientres o antinodos' lo hacen con una amplitud

de #ibraci!n máxima, iual al doble de la de las ondas que interfieren, % con una

enería máxima El nombre de onda estacionaria pro#iene de la aparente

inmo#ilidad de los nodos (a distancia que separa dos nodos o dos antinodos

consecuti#os es media lonitud de onda

6# E734i8ue 4 di9ere!ci e!$re u! "!d $r!s:ers4 yu! 4"!5i$udi!4#

(a diferencia principal entre el tipo de onda radica principalmente en lo siuienteD

9i las partículas del medio en el que se propaa la perturbaci!n #ibran

perpendicularmente a la direcci!n de propaaci!n las ondas se

llaman trans#ersales

9i #ibran en la misma direcci!n &paralelas' se llaman lonitudinales



18/20

18


;# ,Qu- 34icci"!es


19/20

19


que tener en cuenta que cada posici!n donde las ondas estacionarias inciden

mutuamente, se representa como un nodo M*sica (os tubos de caa o de otras

plantas de tronco hueco, constitu%eron los primeros instrumentos musicales

Emitían sonido soplando por un extremo El aire contenido en el tubo entraba en

#ibraci!n emitiendo un sonido (as #ersiones modernas de estos instrumentos de#iento son las flautas, las trompetas % los clarinetes, todos ellos desarrollados de

forma que el intérprete produzca muchas notas dentro de una amplia ama de

frecuencias ac*sticas )l interior del tubo de un !rano, el aire se transforma en un

chorro en la hendidura entre el alma &una placa trans#ersal al tubo' % el labio

inferior El chorro de aire interacciona con la columna de aire contenida en el tubo

(as ondas que se propaan a lo laro de la corriente turbulenta mantienen una

oscilaci!n uniforme, produciendo ondas estacionarias en la columna de aire,

haciendo que el tubo suene

=# ,Qu- es 4 4e:i$ci+! s"!"r. ,De 8u- *!er esu$i4i>d e4 c"!ce3$" de "!ds es$ci"!ris.

(a le#itaci!n sonora es un fen!meno físico no lineal relacionado con las ondas

ac*sticas &%a sea sonido, infrasonido o ultrasonido' que consiste en que al incidir

en un ob$eto % ba$o determinadas circunstancias, las ondas sonoras loran

mantener ese ob$eto suspendido en el aire sin necesidad de contacto aluno, de

ahí el nombre de le#itaci!n


20/20

20


El resultado del experimento #ariará en caso la cuerda que se use tena mucho

peso, de esta manera el peso afectará directamente a la lonitud de onda % a su

#ez podría deformarse lonitudinalmente

informe de melde- fisica ii - unmsm

Documents