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UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA. FACULTAD DE INGENIERIA
FISICA DE ONDAS Y MODERNA LABORATORIO No1 FENOMENOS ONDULATORIOS ELEMENTALES EN
CUBETAS DE ONDAS
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FENOMENOS ONDULATORIOS ELEMENTALES EN CUBETAS DE ONDAS
Presentado por:
DAVID CAMARGO SURMAY
EDGARDO RIOS
CESAR PÉREZ ALZAMORA
JAVID SOLANO FIGUEROA
UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA
FACULTAD DE INGENIERIA
INGENIERIA CIVIL
RIOHACHA – LA GUAJIRA
2016
UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA. FACULTAD DE INGENIERIA
FISICA DE ONDAS Y MODERNA LABORATORIO No1 FENOMENOS ONDULATORIOS ELEMENTALES EN
CUBETAS DE ONDAS
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FENOMENOS ONDULATORIOS ELEMENTALES EN CUBETAS DE ONDAS
PRESENTADO AL PROFESOR:
ALEX ACOSTA EFROS
UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA
FACULTAD DE INGENIERIA
INGENIERIA CIVIL
RIOHACHA – LA GUAJIRA
2016
UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA. FACULTAD DE INGENIERIA
FISICA DE ONDAS Y MODERNA LABORATORIO No1 FENOMENOS ONDULATORIOS ELEMENTALES EN
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RESUMEN
El presente informe analiza el comportamiento experimental de una onda, dentro
del montaje (cubeta de ondas).La práctica se enfoca en la observación, generación
y propagación de pulsos y ondas de tipo periódicas sobre la superficie del agua,
donde al ser empleados tanto la cubeta de ondas como el espectrómetro, se analiza
este fenómeno con gran facilidad con el objetivo de verificar tanto el frente de onda,
como la ley de reflexión, principio de Hueyengs (principio de superposición) además
de los fenómenos de difracción e interferencia..
Palabras claves: onda periódica, frente de onda, reflexión, difracción, superposición
de ondas, interferencia.
Abstract
This report analyzes the experimental behavior of a wave within the assembly (wave
trough). Practice focuses on observation, generation and propagation of pulses and
periodic waves of such surface water to be used where both wave trough as the
spectrometer is analyzed this phenomenon with ease in order to verify both the wave
front, as the law of reflection, Hueyengs principle (superposition principle) as well as
diffraction and interference.
Keywords: periodic waveform, wavefront, reflection, diffraction, superposition of
waves, interference.
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INTRODUCCION
En este laboratorio estudiamos el comportamiento de las ondas sobre el agua. Las
ondas que se producen en el mar al paso de una lancha es un ejemplo muy común,
en este caso las observaremos desde una ³cubeta de ondas, que es una cubeta
que posee un fondo de vidrio que permite proyectar sobre una pantalla las crestas
y los valles. La dispersión de las ondas en forma de círculos que se van
ensanchando es un hecho conocido por todos.
Durante el desarrollo de la práctica se estudiara el movimiento ondulatorio
observando fenómenos relacionados con ondas mecánicas, en donde la
perturbación sobre agua genera la propagación de la onda a través de la media
(agua). Él movimiento ondulatorio se puede considerar como una propagación de
energía y cantidad de movimiento desde un punto del espacio a otro sin transporte
de materia. Dicha propagación puede tener lugar mediante ondas
electromagnéticas (luz visible) u ondas mecánicas (ondas en el agua, en una
cuerda, ondas sonoras etc.). Que permiten analizar los fenómenos básicos de la
propagación de ondas como la Reflexión, Refracción, Interferencia, Difracción,
además el principio de Huygens- Fresnel. Utilizando la propagación de un
movimiento ondulatorio en la superficie del agua para estudiar diferentes fenómenos
ondulatorios. Las ondas superficiales en un líquido se originan cuando una porción
del líquido en la superficie libre se desplaza de su posición de equilibrio. La
velocidad (V) de propagación de las ondas dependerá de su longitud de onda (λ),
las fuerzas recuperadoras que actúan sobre el líquido, que pueden ser externas
como la gravitatoria (g) o internas, como la tensión superficial (σ) y la densidad (ρ)
del medio. La relación entre estas magnitudes es muy compleja y depende tanto del
tipo de ondas como de la profundidad del líquido en el cual se propagan.
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OBJETIVOS
Objetivo general:
Este experimento permite observar algunos de los fenómenos ondulatorios
elementales más comunes que ocurren en la naturaleza. Se analizara el
comportamiento de las ondas cuando se propagan en un medio dispersivo y se
observara el cambio que sufren cuando chocan con un obstáculo.
Objetivo específicos:
Se estudiara la propagación de ondas sobre la superficie del agua. Se
determinara la velocidad de propagación en función de la frecuencia para
una determinada altura del lıquido en la cubeta.
Se observara el fenómeno de reflexión de ondas por obstáculos planos.
Se observara el fenómeno de refracción de ondas, comprobándose la ley de
Snell.
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FUNDAMENTOS TEORICOS
Una onda es aquella perturbación en los medios elásticos o deformables.
Es transportadora de energía; pero es incapaz de desplazar una masa en forma
continua. Toda onda al propagarse da lugar a vibraciones. Es importante notar que
el medio mismo no se mueve en conjunto en la dirección en que avanza el
movimiento ondulatorio. Las diversas partes del medio oscilan únicamente en
trayectorias limitadas.
La propiedad esencial del movimiento ondulatorio es que no implica un transporte
de materia de un punto a otro. El movimiento ondulatorio supone únicamente un
transporte de energía y de cantidad de movimiento.
La longitud de onda ( ) describe la
distancia existente entre dos crestas o
valles consecutivos o también se
puede decir que es la distancia,
medida en la dirección de la
propagación de la onda que existe
entre dos puntos consecutivos de
posición semejante.
Frecuencia (f).- Es el número de
ciclos realizados en cada unidad de
tiempo es decir es el número de
oscilaciones
(Vibraciones completas) que efectúa
cualquier partícula, del medio
perturbado por donde se propaga la
onda, en un segundo.
Velocidad de una onda (v).- Es la
rapidez con la cual una onda se
propaga en un medio homogéneo.
Una onda se propaga en línea recta y
con velocidad constante.
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Reflexión:
Cuando un rayo incide sobre una
superficie pulida y lisa y rebota hacia
el mismo medio decimos que se refleja
y cumple las llamadas "leyes de la
reflexión":
1.- El rayo incidente forma con la
normal un ángulo de incidencia que es
igual al ángulo que forma el rayo
reflejado con la normal, que se llama
ángulo reflejado.
2.- El rayo incidente, el rayo reflejado
y la normal están en el mismo plano.
(Si el rayo incidente se acerca al
medio en el plano del papel, el
reflejado estará en ese plano y no se
irá ni hacia adelante ni hacia atrás).
Refracción:
Se dice que un rayo se refracta
(cambia de dirección) cuando pasa de
un medio a otro en el que viaja con
distinta velocidad. En la refracción se
cumplen las siguientes leyes:
El rayo incidente, el refractado
y la normal están en el mismo
plano.
Se cumple la ley de Snell: sen i
/ sen r=v1 / v 2y teniendo en
cuenta los índices de refracción
n1 sen i=n2 sen r.
La luz se refracta porque se propaga
con distinta velocidad en el nuevo
medio. Como la frecuencia de
vibración no varía al pasar de un
medio a otro, cambia la longitud de
onda de la luz como consecuencia del
cambio de velocidad
Principio de Huygens
Es un método de análisis aplicado a
los problemas de propagación de
ondas. Afirma que todo punto de un
frente de onda inicial puede
considerarse como una fuente de
ondas esféricas secundarias que se
extienden en todas las direcciones con
la misma velocidad, frecuencia y
longitud de onda que el frente de onda
del que proceden.
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Esta visión de la propagación de las
ondas ayuda a entender mejor una
variedad de fenómenos de onda, tales
como la difracción. La Ley de Snell
también puede ser explicada según
este principio.
Por ejemplo, si dos sitios están
conectados por una puerta abierta y se
produce un sonido en una esquina
lejana de uno de ellos, una persona en
el otro cuarto oirá el sonido como si se
originara en el umbral. Por lo que se
refiere el segundo cuarto, el aire que
vibra en el umbral es la fuente del
sonido. Lo mismo ocurre para la luz al
pasar el borde de un obstáculo, pero
esto no es fácilmente observable
debido a la corta longitud de onda de
la luz visible. La interferencia de la luz
de áreas con distancias variables del
frente de onda móvil explica los
máximos y los mínimos observables
como franjas de difracción. Ver, por
ejemplo, el experimento de la doble
rendija.
Pulsos circulares (interferencia)
Cuando la cresta de una onda se
superpone a la cresta de otra, los
efectos individuales se suman. El
resultado es una onda de mayor
amplitud. A este fenómeno se le
llama interferencia constructiva, o
Ondas constructivas Ondas destructivas
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refuerzo, en donde se dice que las
ondas están en fase.
Cuando la cresta de una onda se
superpone al valle de otra, los efectos
individuales se reducen. La parte alta
de una onda llena simplemente la
parte baja de la otra. A esto se le
llama interferencia destructiva, o
cancelación, donde decimos que las
ondas están fuera de fase.
Materiales
cubeta de ondas con accesorios
obstáculos
motor eléctrico
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1. JUSTIFICAR ¿PORQUE LOS
PULSOS SON DE FORMA
CIRCULAR?
La variación infinita de pulsos sobre
un punto específico además del frente
de onda inicial determina la forma de
pulso circular de propagación de la
onda mecánica sobre el flujo elástico.
2. ¿CON QUE PROPIEDAD DEL
MEDIO LO ASOCIA?
La onda mecánica al ser propagada
por el medio genera una velocidad de
onda específica que depende del
módulo de elasticidad del fluido en el
que se propaga y la densidad del
medio.
3. ¿PORQUE AL INICIAR ES
MAS BRILLANTE Y
DISMINUYE?
La onda inicial siempre tendrá una
mayor amplitud por lo tanto generara
ondas de radios mayores y al
propagarse las ondas tendrán
mayores radios y amplitudes lo que
generara su posterior desaparición.
4. ¿POR QUE CON EL TIEMPO
TIENDE A DESAPARECER?
A medida que la amplitud de la onda
empieza a crecer o esta se acerca a
0, la onda se alejara y tendera
siempre distancias mayores
ocasionando la no visibilidad de la
onda en el espacio.
5. AL PERDURAR EL PUNTO
EN QUE PUNTO LA ONDA
SERA TOTALMENTE PLANA
Al perpetuar el punto inicial de
propagación de onda las infinitas
perturbaciones o puntos generaran las
ondas creando la superposición de la
onda y su disipación además que la
amplitud que tiende a infinito o 0 lo
que generara la onda mecánica plana.
6. DEFINA FRENTE DE ONDA
PLANA
DEFINICION1: punto inicial o el medio
como la onda se propaga al perturbar
infinitos puntos lo que genera la
disipación total de la onda
(infinitamente).
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DEFINICION2: generada en una
fuente puntual situada en el infinito
generando que el radio de la onda
tienda a infinito por lo que genera una
onda plana en el infinito.
7. DEFINA RELEXION DE
ONDA: Cambio de dirección
que experimenta la onda dentro
del mismo medio (objeto –
imagen)
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CONCLUSION
Al ser perturbados varios puntos dentro del medio, la variedad de ondas que
se disipan se superponen una sobre otra, generando una sola onda
prolongada al infinito.
La energía de la onda se disipa en el espacio al ser este medio elástico.
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BIBLIOGRAFIA
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