FIGURAS DE CHLADNI

J. M. Acevedo1, G. Iriarte2, C. Blanco2, B. Anaya 2, M. Osorio2

Facultad de IngenieríaPrograma de Ingeniería de Alimentos

Departamento de Física

1. Docente Universidad de Cartagena, 2. Estudiante Ingeniería de Alimentos

RESUMEN: En esta práctica de laboratorio se determinó las frecuencias en las que se produce la resonancia y se condujo estas placas a las frecuencias específicas, se llevó a cabo la misma experiencia que realizó Chladni. Para ello utilizamos un generador de frecuencias que se conectó a un motor en el cual se encontraba sujeto por su centro, una fina placa metálica donde se hacía vibrar el motor a diferentes frecuencias, espolvoreando sobre ella arena fina donde se observaron los patrones y líneas nodales que se formaron en la misma, correspondiéndose cada patrón con un modo propio o frecuencia propia de vibración de la placa.

PALABRAS CLAVES: vibraciones acústicas, figuras de Chladni, modos.

ABSTRACT: In this lab, the frequencies at which resonance occurs and these plates led to specific frequencies was determined, was held the same experience I did Chladni. We used a frequency generator that was connected to a motor which was subject at its center, a thin metal plate where the engine was vibrating at different frequencies, fine sand sprinkled over it where patterns were observed and nodal lines that formed therein, each corresponding to its own pattern or mode natural frequency of vibration of the plate.

KEYWORDS: acoustic vibrations, Chladni figures, modes.

I. INTRODUCCION:

Placas metálicas cuadradas y redondas son llevadas a vibrar a través de estímulos acústicos por un altavoz. Cuando la frecuencia de excitación corresponde a un determinado frecuencia - eigen (modo natural de vibración) de la placa, las líneas nodales se hacen visibles con la arena. La arena es expulsada de las regiones de vibración de la placa y se reúne en las líneas debido a que estos son los únicos lugares donde la amplitud de las vibraciones es cercana a cero. Cuando una placa vibra cercana a su frecuencia natural esta entrara en resonancia, lo que implicará que habrá regiones con grandes desplazamientos y otras donde los desplazamientos serán nulos, estás regiones serán las líneas nodales. En el caso de un objeto con geometría tipo membrana, como una tapa de guitarra, las oscilaciones resonantes se manifiestan en la dirección normal al plano del cuerpo. Al tratarse de ondas estacionarias, para cada modo característico, quedan determinadas en la superficie zonas ventrales donde la amplitud de vibración es máxima y nodales donde la amplitud es mínima.

Chladni descubrió que si esparcía arena en una placa y la hacía vibrar con un arco de violín, la arena se distribuía formando patrones geométricos ordenados. Durante años exhibió su descubrimiento por toda Francia como una curiosidad de circo.

Figura 1: figuras de Chladni.

II. DETALLES EXPERIMENTALES

Materiales

1 Generador de funciones Digital.

13.654,99

1 Cabeza de sonido

03.524,00.

1 Placas de modelos sonoros

03.478,00 .

1 Base de apoyo, variables.

02.001,00

1 adaptador para pinza.

02.043,00

1 Varilla de soporte, l = 250 mm.

02.031,00

1 Soporte del tubo

02.060,00.

1 Cable de conexión, l = 500 mm, rojo.

07.361,01 

1 Cable de conexión, l = 500 mm, azul.

07.361,04

Montaje

Figura 2: montaje de la practica

III. Procedimiento

Para determinar las frecuencias en las que se produce la resonancia y conducir estas placas a las frecuencias específicas, dimos paso a lo siguiente:

Primero armamos los equipos como se ve en la figura 2, luego el altavoz se colocó en la barra de soporte a través del adaptador para pinzas con la cabeza hacia arriba, asegurándose de que el altavoz estuviera cerca de la placa pero no en contacto con esta, ajustamos el generador de señal a 100 HZ, y colocamos la amplitud de la señal de manera que el sonido del altavoz fuera fuerte pero aun tolerable, y asi distribuimos un poco de arena sobre la placa y comenzamos a variar la frecuencia lentamente de 0,1 a 2khz. Como se ve en algunas frecuencias de patrones en la figura 1 debe emerger y

se observó la arena formar varias figura en la placa, y se realizó pequeños ajustes en la frecuencia para mejorar el resultado y ocasionalmente agregamos más arena ya que se eliminaba de la placa por la vibración.

I. ANALISIS DE RESULTADOS

Al realizar los respectivos ajustes de frecuencia obtuvimos las siguientes figuras, la cual se cumplió el objetivo de la práctica:

Frecuencia: 560 Hz

Frecuencia: 1.067 Hz

Frecuencia: 1.193 Hz

Frecuencia: 1.412 Hz

Frecuencia: 1.776 Hz

Frecuencia: 1.790 Hz

Frecuencia: 1.812 Hz

Frecuencia: 1.854 Hz

Frecuencia: 1.975 Hz

Frecuencia: 1.955 Hz

CONCLUSIONES:

Las figuras de chladni es un fenómeno que visualiza las formas nodales en una placa cuadrada, y de acuerdo a las figuras obtenidas podemos decir que la práctica, donde se han encontrado las frecuencias naturales y se han observado las figuras características, tuvo un procedimiento sencillo y automatizado, la cual se logró el objetivo buscado.

BIBLIOGRAFÍA

http://es.wikipedia.org/wiki/Figuras_de_Chladni.

http://www.scm.org.co/aplicaciones/revista/Articulos/1081.pdf.

http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/60109/fichero/4.Vibraci%F3n+de+una+placa+cuadrada%252FVIBRACI%D3N+DE+UNA+PLACA+CUADRADA.pdf.

http://www.taringa.net/posts/info/15636484/Figuras-de-Chladni.html.

http://www.dfists.ua.es/experiencias_de_fisica/index08.html