Laboratorio 3

FÍSICA TÉRMICA Y ONDULATORIA
PRÁCTICA DE LABORATORIO No. 3
ONDAS ESTACIONARIAS EN UNA CUERDA
1. INTRODUCCIÓN
En esta práctica se va a estudiar la propagación de ondas armónicas transversales en una
cuerda tensa y la forma en que se superponen para dar lugar a ondas estacionarias.
La rapidez de propagación de cualquier onda transversal en una cuerda tensa está dada por
la expresión:
v
F

(1)
donde F es la tensión en la cuerda y   M cuerda Lcuerda  es la densidad lineal de masa. De
otro lado, la rapidez de propagación de cualquier onda periódica está dada por:
v = f
(2)
donde f es la frecuencia y  la longitud de onda.
De las ecuaciones (1) y (2) puede obtenerse que:
F   f 2 2
(3)
2. PROCEDIMIENTO
En el montaje de la Figura 1 un oscilador envía un tren de ondas cosenoidales a una cuerda
tensa de longitud L. La onda viaja hacia el otro extremo de la cuerda, donde se refleja en
una polea de la que cuelga cierta masa. La superposición de las ondas incidente y reflejada
puede dar lugar a ondas estacionarias siempre que la tensión, la frecuencia y longitud de la
cuerda tengan valores apropiados.
Oscilador
Figura 1
En este laboratorio la tensión de la cuerda se puede ajustar colgando masas a través de una
polea, el oscilador genera valores diferentes de frecuencia (por ejemplo: 30 Hz y 60 Hz) y
la longitud de la cuerda puede variarse alejando o acercando el oscilador a la polea.
Notas: F  m pesa g Cali ; g Cali  (9,77  0,10)m / s 2 .
2.1 Haga el montaje de la Figura 1. Por el extremo de la polea, cuelgue de la cuerda una
masa de 20 g y ponga a funcionar el oscilador en frecuencia de, por ejemplo, 30 Hz.
Ahora acerque o aleje cuidadosamente el oscilador de la polea hasta lograr un modo de
onda estacionaria bien definido. Esto es, una configuración estable con un número
definido de vientres y nodos. Mida la longitud de onda y calcule la tensión de la cuerda
correspondientes.
2.2 Repita 2.1 para otras tres tensiones manteniendo constante la frecuencia de vibración.
Con sus medidas y de la expresión (3), haga una gráfica de y = F versus x = 2 . De la
pendiente de la recta que se obtiene, calcule la frecuencia de oscilación del oscilador.
Luego, calcule la incertidumbre relativa para dicha frecuencia y el porcentaje de error.
2.3 Repita 2.1 y 2.2 para 60 Hz, por ejemplo, y repita los cálculos ahí asignados.
3. PREPARACIÓN
Revise los siguientes conceptos: propagación de ondas en una dimensión, ondas armónicas,
ondas en una cuerda tensa, principio de superposición de ondas y ondas estacionarias en
una cuerda tensa.
Densidad lineal de masa de la cuerda   _________________________ kg/m;   ________________________ kg/m
Frecuencia
nominal del
oscilador
(Hz)
m pesa (kg )
Integrantes
F (N)
Docente
m pesa (kg )
F (N )
Grupo
 (m)
 (m)
Fecha