CUERDAS
VIBRANTES
OBJETIVOS
Estudiar experimentalmente la relación entre la frecuencia, la tensión, densidad lineal y longitud de onda de una onda estacionaria en una cuerda tensa.
FUNDAMENTO Teórico
CUERDAS VIBRANTES
Una onda es una perturbación que avanza o que se propaga en un medio material o incluso en el vacío. Cuando estas ondas necesitan de un medio material, se llaman ondasmecánicas. Las únicas ondas que pueden propagarse en el vacío son las ondas electromagnéticas.
El sonido es un tipo de onda mecánica que se propaga únicamente en presencia de un medio material.
Un cuerpo al vibrar imprime un movimiento de vaivén (oscilación) a las moléculas de aire que lo rodean, haciendo que la presión del aire se eleve y descienda alternativamente. Estos cambios de presión setrasmiten por colisión entre las moléculas de aire y la onda sonora es capaz de desplazarse hasta nuestros oídos. Las partes de la onda en que la presión aumenta (las moléculas se juntan) se llaman compresiones y aquellas en que la presión disminuye (las moléculas se alejan) se llaman enrarecimientos.
Según la dirección de propagación, clasificamos las ondas en dos tipos:
Ondas Longitudinales:
Escuando la vibración de la onda es paralela a la dirección de propagación de la propia onda. Estas ondas se deben a las sucesivas compresiones y enrarecimientos del medio, de este tipo son las ondas sonoras. Un resorte que se comprime y estira también da lugar a una onda longitudinal.
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El sonido se trasmite en el aire mediante ondas longitudinales
Ondas Transversales:
Donde la vibración esperpendicular a la dirección de la onda. Las ondas transversales se caracterizan por tener montes y valles. Por ejemplo, las ondas que se forman sobre la superficie del agua al arrojar una piedra o como en el caso de una onda que se propaga a lo largo de una cuerda tensa a la que se le sacude por uno de sus extremos.
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Longitud de onda, frecuencia y velocidad de propagación
La longitud de onda (?) es ladistancia entre dos máximos o compresiones consecutivos de la onda. En las ondas transversales la longitud de onda corresponde a la distancia entre dos montes o valles, y en las ondas longitudinales a la distancia entre dos compresiones contiguas. Tomaremos como ejemplo ilustrativo una onda transversal.
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La frecuencia (f) corresponde al número de oscilaciones (vibraciones) que efectúacualquier punto de la onda en un segundo. La velocidad de propagación de una onda relaciona estas dos magnitudes.
La velocidad de propagación (v) es igual al producto de la frecuencia por la longitud de onda.
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Y nos indica que la longitud de onda l y la frecuencia f son dos magnitudes inversamente proporcionales, es decir que cuanto mayor es una tanto menor es la otra.
Ejemplo:
Calcular la longitud deonda de una nota con una frecuencia de 261 Hz.
Considerando que la velocidad de propagación del sonido en el aire a 15°C es de 340 m/seg, entonces se tiene,
v = 340 m/seg ; f =261 Hz ; por lo tanto la longitud de onda es,
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EL EFECTO DOPPLER
Cuando una fuente de sonido se acerca o aleja de un observador, el tono del sonido percibido varía. Este fenómeno se conoce como efectoDoppler y fue explicado por primera vez en 1842 por el físico austriaco Christian Doppler (1803-1853).
Tomemos por ejemplo la sirena de una ambulancia. Cuando se acerca, las ondas sonoras que se propagan hacia delante están más apretadas, y llegan a nuestros oídos con más frecuencia y la sirena tiene un tono más agudo. Cuando se aleja, las ondas que se propagan hacia atrás están mas separadas, defrecuencia más baja y el sonido es más grave. Cuanto mayor es la velocidad de la fuente de sonido mayor es el cambio de frecuencia.
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Ondas estacionarias
Cuando dos ondas de igual amplitud, longitud de onda y velocidad avanzan en sentido opuesto a través de un medio se forman ondas estacionarias. Por ejemplo, si se ata a una pared el extremo de una cuerda y se agita el otro extremo hacia…