LABORATORIO N°2 DE FISICA

PROFESOR: Camacho Flores, RicardoINTEGRANTES :

Hurtado Coronado, Fanny Maccha Velázquez, Wilmer Méndez Calderón, Bryan Romero Cavero, Patricio

CURSO: Fisica 2

2015

Objetivos:

Objetivo General:

El objetivo de esta experiencia es el de verificar experimentalmente la relación existente entre la frecuencia( f),tensión( T),densidad lineal( µ)y longitud de onda( λ )para una onda estacionaria.

MATERIALES Y EQUIPOS:

Una computadora con el programa Logger Pro instalado .

Cables de salida para el CH4 de la interface

.

Una interfase LabPro de Vernier.

Un kit de onda estacionarias.

Una superpolea Vernier.

Un soporte universales con nueces.

Un Portapesa con arena

Un pedazo de hilo de longitud aproximada de 1.30m

1 regla metalica de 1.00m

1 balanza electrónica.

1 generador de funciones

FUNDAMENTO TEORICO

Cuando las ondas están confinadas en el espacio, como las ondas de una cuerda se producen reflexiones en ambos sentidos que se combinan obedeciendo al principio de superposición.

Para una cuerda existen determinadas frecuencias para las cuales la superposición da un patrón de vibración estacionario denominado onda estacionaria.

Este tipo de ondas tiene aplicaciones importantes en instrumentos musicales y en teoría cuántica.

Si se ve un solo vientre diremos entonces que la cuerda está vibrando en su frecuencia fundamental y lo que se está observando en su primer armónico.

Al variar la frecuencia usada para poner en movimiento la cuerda podemos crear las diferentes ondas estacionarias.

Nodos: puntos donde aparentemente la cuerda parece no moverse.Para poder observar los nodos la frecuencia de vibración debe ser exactamente un múltiplo entero de la llamada frecuencia fundamental.Los extremos de la cuerda, como están fijos, necesariamente deben de tenr desplazamiento creo y por lo tanto deben de ser nodos por definición.

Modos normales de vibración: Son las maneras de vibración, cada una de estas tiene una frecuencia propia.

Nota: Un requisito es que los nodos y antinodos estén separados por un cuarto de losngitud de onda.

Λn =2Ln

n=1,2,3,… (enésimo modo normal de vibración)

f=v/λ ; v(velocidad) ,f(frecuencia), λ(longitud de onda)

Recordemos: v=√Tu solo depende del medio

Entonces remplazando: Λn =2Ln

obtenemos:

fn= n

2L √Tu n=1,2,3,… donde en n=1 es la frecuencia fundamental.

CALCULOS Y ANALISIS DE RESULTADOS:

Frecuencia variable:

1. Hallar el porcentaje de error en los valores de la Tabla 1.

N %de error2 (20/22.36)*100=89.445%3 (31/33.54)*100=92.427%4 (42/44.72)*100=93.918%5 (53/55.90)*100=94.812%6 (65/67.08)*100=96.899%

2 .Grafique Frecuencia versus el número de semiondas, realice un ajuste de curvas y deduzca el

valor de la densidad lineal de la cuerda, determiné el error porcentual.

De la ecuación de la frecuencia natural:

f n=n

2L √TµDe los datos iniciales: L=1m, T= 0.20 N.

Se encuentra una relación sencilla del modo siguiente:

f n=0.224

√µ∗n

De donde el valor de mi pendiente (m) es: 0.224

õ

De la gráfica se obtiene m=11.2, luego operando se obtiene:

µ=¿4*10-4Kg/m

Nos piden también el error porcentual:

%error=datoreal oexperimental

datoteorico∗100

%error=4∗10−4

4.0002∗10−4∗100

%error=99.995%

Masa variable (Tensión variable)

1. Hallar el porcentaje de error en los valores de la tabla 2.

Frecuencia constante=60Hz.

N %de error2 (148/144)*100=102.7%3 (68/64)*100=106.25%4 (38/36)*100=105.56%5 (26/23)*100=113.04%6 (20/16)*100=125%

2 .Grafique Tensión versus el número de semiondas, realice un ajuste de curvas y deduzca el

Valor de la densidad lineal de la cuerda, determiné el error porcentual.

De la ecuación de la frecuencia natural:

f n=n

2L √TµDe los datos iniciales: L=1m, f=60Hz.

Se encuentra una relación sencilla del modo siguiente:

T=14400µ

n2

El valor del coeficiente “a” me indica el valor de: 14400µ

De la gráfica se obtiene a=5.0859, luego operando se obtiene:

µ=¿3.532*10-4Kg/m

Nos piden también el error porcentual:

%error=datoreal oexperimental

datoteorico∗100

%error=3.532∗10−4 Kg /m

4.0002∗10−4 ∗100

%error=88.296%

Conclusiones:Del experimento obtenemos relaciones que nos demuestran la aplicación de la teoría y viceversa.

Conclusiones de la primera parte:

Que en una muestra de un sistema debemos tomar en consideración el medio :

Longitud de la cuerda, densidad lineal de la cuerda, fuerza, vibrador de frecuencia .

Ya que estas condiciones predeterminan el experimento dando datos como la velocidad que solo depende del medio.

Conclusiones de la segunda parte (frecuencia variable):

n 2 3 4 5 6F (teórico) 22.3607 33.54 44.72 55.9 67.08F(experimental)

20.12 31 42 53 65

Comprobamos que para determinadas frecuencias obtenemos los armónicos correspondientes a

la formula obtenida: f= n2L

2√Tu también demostramos que para frecuencias menores a la

teórica y mayores a la teórica anterior la armónica se mantiene constante.

Conclusiones de la tercera parte (masa variable):

n 2 3 4 5 6M(teórico) 144gr 64gr 36gr 23gr 16grM(experimental)

148gr 68gr 38gr 26gr 20gr

Con este experimento de variar solo la masa de la fuerza tensora que el número de armónicos es INVERSAMENTE PROPORCIONAL a los armónicos tal que al variar la masa se varia el armónico del sistema(a mayor masa el armónico disminuye).

#armónico IP masa.

Bibliografia:

Tipler/Mosca ;sección 16.2; pagina (543,544,545,546,547); Editorial Reverté Rojas Saldaña; capitulo 2 Física 2 capitulo 3 ;Hugo Medina Guzmán; Editorial PUCP Física general Burbano capitulo XVII; pág. 357; Editorial Tébar