Download - M del Carmen Maldonado Susano - DCB
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M del Carmen Maldonado Susano
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❖ Es una propagación de energíadebido a una perturbaciónfísica a través de un medio.
❖ El medio puede ser aire, agua,vacío, etc...
Onda
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Ejemplo
Ondas de radio
Ondas de TV
Sonido
Luz
Agua
Microondas
Sísmicas
Ejemplos de Ondas
http://comofuncionaque.com/que-es-la-luz/
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Partes de una Onda
Amplitud nodos
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Es la distancia entre la condición deequilibrio y la posición extremaocupada por un cuerpo que oscila.
Amplitud
Condición de equilibrio
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Es decir, el valor máximo y absoluto de “y”.
Esta cantidad siempre será positiva por ser un valor absoluto.
Amplitud
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Es el tiempo que tarda unapartícula en efectuar unaoscilación completa es decirun ciclo completo.
Su unidad en el SI es elsegundo (s).
Período
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Matemáticamente se expresacomo:
𝑇 =1
𝑓T: período [s]f: frecuencia [Hz]
Período
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Es el número de oscilacionescompletas que efectúa uncuerpo en una unidad detiempo.
Frecuencia
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En otras palabras, es el número de ciclos en unidad de tiempo.
Su unidad en el SI es el hertz (Hz).
La frecuencia es el inverso del período.
Frecuencia
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Corresponde a la distancia entreuna cresta y la siguiente cresta,o de un valle al siguiente valle.
Su unidad de medida en el SI esel metro [m].
Longitud de onda
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Longitud de onda
cresta cresta
Longitud de onda
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El patrón de onda viaja conrapidez de propagación (v)constante, avanzando una longitudde onda λ en el lapso de unperiodo T.
𝑣 = [𝑚]
𝑇 [𝑠]
Velocidad de propagación
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Es la relación que existeentre la masa de la cuerda yla longitud de la cuerda.
Densidad lineal
cuerdaladelongitud
cuerdamasa=
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Es una fuerza aplicada a lacuerda elástica.
gmT *=
Tensión
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Su unidad en el SI es elnewton [N].
gmT *=
Tensión
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Una onda puede propagarsecon cierta rapidez a través deun medio.
Velocidad de propagación
Tv =
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Una onda mecánica es una
perturbación que se propaga
en un medio deformable o
elástico.
Onda Mecánica
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Por ejemplo: un medioelástico (una cuerda) queproduce una vibración.
Onda Mecánica
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Las ondas son un medio para transferir
energía, no materia.
Hay dos tipos de ondas mecánicas:
❖Longitudinal
❖Transversal
Onda Mecánica
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Onda mecánica
Longitudinal
Transversal
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Es aquella que se forma conuna onda que incide en unpunto fijo.
Onda Estacionaria
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Se compone de dos ondas:una onda incidente y unaonda reflejada.
Onda Estacionaria
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Modo de vibración n=1 Nodos: 2
Modo de vibración n=2 Nodos: 3
Onda Estacionaria
Fotos: Física universitaria ISears Zemansky
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Onda Estacionaria
Modo de vibración n= 3 Nodos: 4
Modo de vibración n=4 Nodos: 5
Fotos: Física universitaria ISears Zemansky
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Objetivos
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Herramienta Digital
Para esta práctica se hará uso de los siguientes simuladores de movimiento ondulatorio.
Simulador 1http://ngsir.netfirms.com/j/Eng/resonanceString/resonanceString_js.htm
Simulador 2https://www.geogebra.org/m/MsPMXgCs#material/Esgm8Ae6
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Actividad 1
Registre las características estáticas del siguiente instrumento de medición.
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Actividad 2
Empleando el simulador 1 presione el botón “START” y observe el modo
de vibración que se muestra (Figura 11.2). Después busque otros modos
de vibración, variando la frecuencia con el selector deslizable de color
rojo.
A continuación:
• Observe que la longitud entre los apoyos de la cuerda es de 18.0 [cm].
• Para medir la distancia entre nodos, seleccione la opción de la regla
“Ruler” y se mostrará un cursor de color verde.
http://ngsir.netfirms.com/j/Eng/resonanceString/resonanceString_js.htm
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Simulador 1
http://ngsir.netfirms.com/j/Eng/resonanceString/resonanceString_js.htm
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Actividad 3
Represente con un esquema los
primeros cinco modos de vibración
variando la frecuencia en el simulador 1.
Después cuente el número de nodos
respectivamente y con la regla mida la
distancia entre dos nodos consecutivos.
Complete la tabla 11.2.
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Tabla 2
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Actividad 4
Observe la pantalla del simulador 2, ajuste la
tensión a 50 [N] y lentamente varíe la frecuencia de
la onda a 125 [Hz] de manera que pueda observar
varios modos de vibración (Figura 2).
• Longitud de la cuerda: 4.0 [m].
• Densidad lineal de la cuerda: 3.2 x 10-3 [kg/m].
• Tensión de la cuerda: 50 [N].
https://www.geogebra.org/m/MsPMXgCs#material/Esgm8Ae6
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Simulador 2
https://www.geogebra.org/m/MsPMXgCs#material/Esgm8Ae6
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Actividad 5
Encuentre el modo de vibración (n = 3), registre
el valor de la frecuencia y la distancia (d) entre
dos nodos consecutivos. Repita el procedimiento
hasta el modo de vibración 8.
Determine el valor de m, si se sabe que =
2d. A partir de los valores de frecuencia
registrados determine el período para cada modo
de vibración. Complete la siguiente tabla.
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Tabla 3
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Actividad 6 y 7
Actividad 6
Ubique en una gráfica los puntos experimentales
obtenidos de la longitud de onda () en función de la
frecuencia (f).
Actividad 7
Ubique en una gráfica los puntos experimentales
obtenidos de la longitud de onda () en función del
período ().
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Actividad 8
Obtenga el modelo matemático de la longitud de onda
() en función del período () del movimiento ondulatorio
observado, es decir: = f ().
Actividad 9
Realice el modelo gráfico de la longitud de onda () en
función del período () del movimiento ondulatorio
observado, es decir: = f ().
Actividad 8 y 9
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Actividad 10
Determine el valor de la
rapidez de propagación de la
onda (v), con el modelo
matemático obtenido y su
unidad en el SI.
Actividad 10
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Cuestionario
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Modelo Matemático
En la ecuación de la recta, sustituimos las variables.
Nos queda:
𝑌 = 𝑚 𝑋 + 𝑏
m = m [m/s] T[s] + b [m]
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Modelo Matemático
m = 127.18[m/s] T[s] - 0.0241[m]
Obtenga el modelo matemático de la longitud de onda en función del período T
del movimiento ondulatorio observado, es decir: = f (T)
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Modelo gráfico
= f (T).
0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
0.0000 0.0050 0.0100 0.0150 0.0200 0.0250
Lon
gitu
d d
e o
nd
a
Periodo
[m] = 127.18 [m/s] T [s] - 0.0241 [m]
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Rapidez de propagación experimental
A partir del modelo matemático, la
pendiente representa la rapidez de
propagación (experimental):
v = 127.18[m/s]
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Rapidez de propagación teórica
La rapidez de propagación teórica
se calcula como:
𝐯 =𝟓𝟎
𝟑.𝟐𝒙𝟏𝟎−𝟑
v = 125 [m/s]
Tv
=
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PresentaciónM. del Carmen Maldonado Susano
Gabriel Alejandro Jaramillo Morales
ApoyoJuan González RuanoÁlvaro Gámez EstradaWendy Robles GuillénJuan Manuel Gil Pérez
Edición
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M del Carmen Maldonado Susano
Coordinador de FísicaIng. Gabriel Jaramillo Morales
Jefa de DepartamentoQ. Esther Flores Cruz
Jefa de Academias de LaboratorioQ. Antonia del Carmen Pérez León
Coordinación de Física y Química
26/11/2021 Página 51
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M del Carmen Maldonado Susano
Bibliografía
Manual de Prácticas de Física Experimental
Aguirre Maldonado ElizabethGámez Leal RigelJaramillo Morales Gabriel Alejandro
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M del Carmen Maldonado Susano
Referencias
Young H. D. y Freedman R. A. (2014). Sears y Zemansky Física universitaria
con Física moderna (13a ed.). México, Editorial Pearson.
Simulador 1http://ngsir.netfirms.com/j/Eng/resonanceString/resonanceString_js.htm
Simulador 2https://www.geogebra.org/m/MsPMXgCs#material/Esgm8Ae6