fisica laboratorio

1. Experiencia de Melde – Movimiento armónico forzado
1.- Introducción
Poniendo en práctica el marco se teórico se llevara a cabo un experimento que
permitirá ver la creación de ondas a partir de un vibrador y generador de las
mismas.
Seguidamente seleccionaremos la longitud de una cuerda, cuyo uno de sus
extremos será atado al vibrador y el otro será sujetado en una varilla.
Podremos variando la frecuencia hasta encontrar una aparente. Además de
observar en los diversos experimentos si se da o no el fenómeno de la resonancia.
2.- Objetivos
-Determinar experimentalmente la relación entre la tensión en la cuerda y el
número de segmentos de la onda estacionaria.
-Determinar experimentalmente la relación entre la frecuencia de oscilación de la
cuerda y el número de segmentos de la onda estacionaria.
-Calcular la densidad lineal de la cuerda utilizada.
3.- Materiales
- Computadora personal con programa Data Studio instalado
- Interfase Power Link
- String Vibrator
- Sine Wave Generator
- Sensor de movimiento
- Sensor de fuerza
- Resortes
- Cuerda
- Varillas
- Pies soporte
- Polea
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2. Experiencia de Melde – Movimiento armónico forzado
- Pesas con porta pesas
- Regla metálica
- Balanza.
4.- Fundamento teórico
Ondas estacionarias
Las ondas estacionarias son aquellas ondas en las cuales, ciertos puntos de la onda
llamados nodos, permanecen inmóviles.
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.
Se producen cuando interfieren dos movimientos ondulatorios con la misma
frecuencia, amplitud pero con diferente sentido, a lo largo de una línea con una
diferencia de fase de media longitud de onda.
Las ondas estacionarias permanecen confinadas en un espacio (cuerda, tubo con
aire, membrana, etc.). La amplitud de la oscilación para cada punto depende de su
posición, la frecuencia es la misma para todos y coincide con la de las ondas que
interfieren. 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,...).
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3. Experiencia de Melde – Movimiento armónico forzado
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(a) Modos normales de vibración en una cuerda.
5.- Procedimiento
Experiencia de Melde.
Reconozca los equipos y realice el montaje de la figura 5.1.2, el equipo es
alimentado por corriente AC, es decir no tiene polaridad. Antes de comenzar
verifique que el selector de amplitud se encuentre al mínimo. Por defecto iniciara
en 100 Hz, redúzcalo a 5 Hz y seguidamente coloque el selector de amplitud en el
centro de su capacidad.
Seguidamente seleccione la longitud de la cuerda en 1.5 metros y determine la
densidad lineal de la cuerda completando los datos en las tabla 5.1.
Trabaje con la pesa de 100 gramos y considerando además la masa del porta
pesas, varíe lentamente la frecuencia hasta encontrar una aparente y afine las
mediciones con el selector fino. Complete la tabla 5.1.

4. Experiencia de Melde – Movimiento armónico forzado
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(b) Vibrador de ondas
TABLA 5.1 Variación de frecuencia a tensión constante.
Armónico (n) 1 2 3 4 5
Frecuencia (Hz) 15.1 29.9 45.1 61.2 75.9
Longitud de la cuerda (m) 1.5 Tensión (N) 0.98
0.1 Kg Error %
Empiece trabajando con una masa de 200gr y considerar además la masa del porta
pesas, la longitud de la cuerda debe ser de 1.2 m, retire las masas hasta ver los
armónicos, llene la tabla 5.2.
TABLA 5.2. Variación de tensión y frecuencia constante
Armónico (n) 1 2 3 4 5
Masa (kg) 0,200Kg 0.098Kg 0.052Kg 0.029Kg 0.012Kg
Tensión (N) 1, 960N 0, 9604N 0,5096N 0.2842N 0.1176N
m (kg/m)
Longitud de la cuerda (m) 1.2 Frecuencia Hz 30 Hz
m promedio Experimental (kg/m) Error %

5. Experiencia de Melde – Movimiento armónico forzado
TABLA 5.3. Determinación de longitudes de onda.
Nº
Crestas
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Masa
(kg)
Tensión
(N)
Frecuencia
(Hz)
Distancia
medida
(m)
Longitud
de onda
(m)
1 0.15Kg 1.47N 17 Hz 1.50m 3m
2 0.15Kg 1.47N 33.3 Hz 1.50m 1.5m
3 0.15Kg 1.47N 49.6 Hz 1.50m 1.0 m
4 0.15Kg 1.47N 68 Hz 1.50m 0.75m
5 0.15Kg 1.47N 82.6 Hz 1.50m 0.6m
6 0.15Kg 1.47N 101.1 Hz 1.50m 0.5m
7 0.15Kg 1.47N 117.1 Hz 1.50m 0.42m
8 0.15Kg 1.47N 134.5 Hz 1.50m 0.375
9 0.15Kg 1.47N 150.1 Hz 1.50m 0.33m
10 0.15Kg 1.47N 166.1 Hz 1.50m 0.30m
6.- Cuestionario
6.1 Cuando una tensión aumenta ¿El número de segmentos aumenta o
disminuye cuando la frecuencia se mantiene constante? Explica.
Cuando una tensión aumenta el número de segmentos disminuye puesto que a
ejercer mayor presión sobre un lado, la cuerda estará más tensa y será más difícil la
creación de segmentos.
Es una relación inversamente proporcional.
6.2 Cuando la frecuencia aumenta ¿El número de segmentos aumenta o
disminuye cuando la tensión se mantiene constante? Explica.
Cuando la frecuencia aumenta, también aumentara el número de segmentos
puesto que al aumentar la frecuencia el vibrador acelerara en su movimiento y esto
hará que se creen más segmentos.
Es una relación directamente proporcional.
6.3 Cuando la tensión aumenta ¿La velocidad de las ondas aumenta,
disminuye o permanece igual cuando la frecuencia se mantiene constante?
Explica.
Cuando la tensión aumenta la velocidad de las ondas aumentara ya que su
relación es directamente proporcional.

6. Experiencia de Melde – Movimiento armónico forzado
6.4 Cuando la frecuencia aumenta. ¿La velocidad de las ondas aumenta
disminuye o permanece igual cuando la tensión de mantiene constante?
Explica.
Permanece igual puesto que la velocidad de la onda no depende de la frecuencia;
solo depende un factor fuerza, la cual es la tensión.
No importa la frecuencia que la onda tenga la velocidad de propagación siempre
es la misma.
6.5 ¿Cómo se denomina a los puntos donde las elongaciones resultantes son
siempre nulas?
Se denominan nodos.
La energía cinética en cualquier punto de una onda depende de su movimiento, un
nodo no se mueve por lo tanto no posee energía cinética
6.6. ¿Es posible que una cuerda vibre al mismo tiempo por varias frecuencias?
Si es posible.
Cuando un cuerpo vibra, no lo hace en forma uniforme, sino que tiene varias
frecuencias.
7.- Conclusiones
-Se comprobó experimentalmente la relación que existe entre la tensión en la
cuerda y el número de segmentos de la onda estacionaria.
-Se comprobó la relación que existe entre la frecuencia de oscilación de la cuerda y
el número de segmentos de la onda estacionaria.
-Con los cálculos obtenidos se demuestra en cada caso lo aprendido en teoría.
8.- Bibliografía
(a) http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_estacionaria
(b) http://fiziks.net/physicsmusic/Experiment%206.htm
(c) Guía de laboratorio de física
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7. Experiencia de Melde – Movimiento armónico forzado
1. INDICACIONES DE SEGURIDAD
 Implementos de seguridad de uso obligatorio
 Análisis de Trabajo Seguro (ATS)
N° TAREAS RIESGOS IDENTIFICADOS MEDIDAS DE CONTROL DEL RIESGO
 Advertencias
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ADVERTENCIA
 Leer detalladamente el procedimiento y verificar la correcta parametrización.
 Identificar la polaridad de los conectores utilizados para no provocar sobrecorriente o
cortocircuitos.
 Antes de energizar el sistema, el profesor del curso debe verificar las conexiones y dar su visto
bueno.