Informe #7 Cubeta de ondas PDF

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Laboratorio #7: Cubeta de Ondas ArtificialesDavid Santiago Martínez Molina Cód.:Andrés Felipe Chacón Alonso Cód.: 20181005078Matteo Leandro López Morales Cód.: 20181005027Jeferson Ramírez Castañeda Cód.: 20181005122Jerson Andres Vaca Paiba Cód.: 20181005149david_martinezmolina@hotmail, pipealonso00@...

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Laboratorio #7: Cubeta de Ondas Artificiales David Santiago Martínez Molina Cód.:20181005164 Andrés Felipe Chacón Alonso Cód.: 20181005078 Matteo Leandro López Morales Cód.: 20181005027 Jeferson Ramírez Castañeda Cód.: 20181005122 Jerson Andres Vaca Paiba Cód.: 20181005149 [email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected]

Abstract

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 o ondas mecánicas, que permiten analizar los fenómenos básicos de la propagación de ondas como la reflexión, refracción, interferencia, difracción, superposición y el principio de Huygens. Utilizando la propagación de un movimiento ondulatorio en la superficie del agua para estudiar diferentes fenómenos ondulatorios.

The wave cuvette is an experiment where using a water cuvette, an electromagnetic vibrator and a strobe light, it is sought to observe some of the wave phenomena that occur in nature, such as circular or flat waves that propagate in the environment interacting with different obstacles or other types of wave at a certain frequency and amplitude. Observing the different behaviors of reflection, refraction and diffraction or how a wave gets to propagate through one or more slit.

Es por ello que en el siguiente informe se presentaran los resultados que se obtuvieron al observar ondas circulares y rectilíneas en un medio ante diferentes objetos y rendijas donde se analizaron los distintos fenómenos que afectan a las ondas mecánicas en un medio

Resumen La cubeta de ondas es un experimento donde utilizando una cubeta de agua, un vibrador electromagnético y una luz estroboscópica se busca observar algunos de los fenómenos ondulatorios que ocurren en la naturaleza, como pueden ser ondas circulares o planas que se propagan en el medio interactuando con diferentes obstáculos o otros tipos de onda a una frecuencia y amplitud determinada. Observando los diferentes comportamientos de reflexión, refracción y difracción o como se llega a propagar una onda a través de una o mas rendija.

I.

II. 

Analizar el comportamiento de ondas planas y circulares cuando chocan con diversos obstáculos (reflexión).



Analizar el comportamiento de ondas planas y circulares cuando cambian de medio (refracción).



Analizar el comportamiento de las ondas cuando bordean un obstáculo (difracción).



Analizar el comportamiento de las ondas planas y circulares cuando pasan a través de una rendija y un sistema de múltiples rendijas.

Introducción

Durante el desarrollo de la practica se estudiará el movimiento ondulatorio observando fenómenos relacionados con ondas mecánicas, en donde la perturbación sobre agua genera la propagación de la onda a través del medio material elástico. El movimiento

Objetivos



Analizar el comportamiento de la superposición e interferencia de ondas.

centros coinciden con la posición de la fuente de perturbación. Una condición necesaria para que una onda sea esférica es que el medio de propagación sea homogéneo e isótropo y por tanto la velocidad de propagación sea la misma en todas las direcciones. Figura 2: frente de onda circular FRECUENCIA Es el número de ondas producidas por segundo. La frecuencia se indica con la letra f minúscula. Se mide en ciclos/ segundo o Hertz (Hz). Coincide con el número de oscilaciones por segundo que realiza un punto al ser alcanzado por las ondas.

III.

Marco Teórico

MODELO DE FRENTES DE ONDA

ONDAS PERIODICAS Las ondas periódicas son aquellas ondas que muestran periodicidad respecto del tiempo, es decir, describen ciclos repetitivos. FRENTE DE ONDA PLANO. Un frente de onda en una posición dada, las onditas nuevas se representan por arcos del mismo radio trazados haciendo centro en los diferentes puntos del frente de onda, por representar los radios, las distancias que el movimiento ondulatorio recorrería en un tiempo determinado. Una línea o una superficie tangente a estos arcos por el lado hacía donde avanza la onda, hace ver la nueva forma y situación del frente de onda después del tiempo elegido.

Figura 3: modelo de frentes de ondas MEDIO DISPERSIVO En un medio dispersivo las ondas de diferentes frecuencias se propagan con distinta velocidad, como consecuencia los ángulos de desviación de las distintas ondas emitidas que salen de forma homogénea. MEDIO NO DISPERSIVO. Cuando la velocidad de propagación de las ondas es la misma para todas las frecuencias se dice que el medio es no dispersivo para esas ondas. REFLEXIÓN.

Figura 1: frente de onda plana. FRENTE DE ONDA ESFERICO. Aquella onda tridimensional cuyos frentes de ondas para un observador en reposo respecto a la fuente y el medio en el que se propaga son esferas concéntricas, cuyos

Se denomina reflexión de una onda al cambio de dirección que experimenta ésta cuando choca contra una superficie lisa y pulimentada sin cambiar de medio de propagación. DIFRACCIÓN. Es un fenómeno característico de las ondas que se basa en la desviación de estas al encontrar un obstáculo o al atravesar una rendija. SUPERPOSICIÓN.

Consiste que la onda resultante de la interacción entre dos ondas, que se han de desplazar en el mismo medio y a la vez, equivale a la suma de cada una de las ondas por separado. Después de interactuar entre ellas, cada una de las ondas mantiene su forma original.

INTERFERENCIA. Es un fenómeno en el que dos o más ondas se fusionan para formar una onda resultante de mayor, menor o igual amplitud. PRINCIPIO DE HYUGENS 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.

Imagen 1: Montaje realizado en laboratorio para el desarrollo de la practica

La practica de laboratorio se fundamento en el análisis experimental del movimiento de diferentes ondas en un medio (agua). Se observaron las ondas planas y las ondas esféricas en la cubeta con agua que eran generadas por un vibrador electromagnético a una amplitud y frecuencia determinadas las cuales se proyectaban con ayuda de una luz estroboscópica. Este proceso se repetirá con dos diferentes frecuencias, para ondas planas y circulares comprobando la superposición e interferencia con objetos que generaran diferentes tipos de ondas.

V.

Resultados

Figura 4: ley de Huygens.

IV.

Metodología Experimental

Para realizar la práctica de laboratorio se usaron los siguientes materiales: 

Cubeta de agua



Vibrador electromagnético



Luz estroboscópica

Imagen 2: Generación de una perturbación

Imagen 3 y 4: Superposición de dos perturbaciones (Interferencia)

Imagen 5: Generación de una ola de quilla. (Refracción)

Imagen 6 y 7: Frente de ondas circulares y retilíneos.

Imagen 8 y 9: Frente de ondas circular y rectilíneo ante una ranura ancha. (Difracción)

Imagen10: Frente de ondas circular ante una barrera reflejándose instantáneamente. (Reflexión)

Imagen 11: Reflexión de una onda circular en un espejo curvado. (Reflexión y difracción)

Imagen12: Reflexión de una onda circular en un espejo cóncavo. (Reflexión y difracción)

Imagen 13: Reflexión de una onda lineal en un espejo curvado. (Reflexión y difracción)

Imagen 16: Interferencia en ranura triple. (Difracción)

Imagen 14: Demostración de distintas velocidades de propagación en aguas profundas y superficiales.

Figura 17: Interferencia en múltiples rendijas. (Difracción)

VI.

Conclusiones

Imagen15: Refracción de una onda lineal sobre una placa plano paralela. (Refracción)



Observamos el comportamiento de varias ondas mecánicas que se propagaban en el medio a través del movimiento constante de dos putas al perturbar el agua, formando ondas uniformes que interactúan con los diferentes objetos ubicados en la dirección de la propagación de la onda.



Se observo la propiedad de reflexión, difracción, refracción e interferencia en el comportamiento de ondas planas y circulares cuando chocaban con distintos cuerpos o atravesaban diferentes rendijas.





Comprendimos el principio de Huygens, al observar que las ondas que pasaban por las rendijas se redistribuían al pasar por un nuevo foco pero sin perder la dirección de propagación original. Al analizar las diferentes imágenes se comprendió que las ondas necesitan de un medio material para su propagación en el medio.

Bibliografía

[1] R. Serway, J. Jewett, “Física para ciencias e ingeniería”, Cengage Learning, edición, 2005. [2] https://www.fisicalab.com/apartado/principiohuygens#contenidos [3] https://www.fisicalab.com/apartado/reflexionrefraccion-ondas...