Cubeta de ondas

Ángulo incidencia y reflejado ondas planas. Rayo incidente. Interferencias. Barrera vertical

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  • Idioma: castellano
  • País: Chile Chile
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Objetivo:

  • Medir el ángulo de incidencia y reflexión de ondas planas.

  • Observar el cambio de dirección de ondas planas al pasar de un medio a otro.

  • Medir velocidad de las ondas  y f

  • Conocimientos previos:

    Las ondas viajeras son perturbaciones en los extremos libres de la cuerda.

    Descripción matemática de las ondas viajeras:

    • Para la onda que se mueve hacia la izquierda:

    Zi (x , t) = Z0 sen (kx + wt)

    • Para la onda que se mueve hacia la derecha:

    Zr (x , t) = Z0 sen (kx - wt)

    Bajo el supuesto que las longitudes de onda, frecuencias, fases y amplitudes son iguales

    Un rayo incidente es una onda viajera perpendicular al frente de onda que choca en una barrera convirtiéndose en un rayo reflejado.

    Experimento Nº1

    “ Cubeta de Onda con Barrera Vertical”

    Método:

    Se utilizarán las siguientes herramientas:

    Fuente de vidrio con agua

    Una placa de vidrio, puesta en forma vertical a la fuente

    Una fuente de poder conectada a un motor que producirá una onda

    Papel y regla

    Frente de onda Barrera Vertical

    i: ángulo de incidencia

    r: ángulo de reflexión

    Rayo incidente

    i

    r

    normal

    Rayo reflejado

    Planificación:

    En un sistema previamente montado, haremos funcionar el motor generando un frente de onda que deberá producir un rayo incidente, el cual es perpendicular al frente. Este, a su vez chocará con una barrera la cual proyectará un rayo reflejado.

    Cálculos:

    Para este experimento se tubo que calcular un ángulo entre el rayo incidente y el rayo reflejado, para lo cual se utilizó un transportador, obteniendo 79º. Posteriormente se trazó una normal que es perpendicular a la barrera produciéndose dos ángulos que son :

    i : ángulo de incidencia que es de 40º

    r : ángulo de reflexión que es de 39º

    Conclusión:

    Al colocar la barrera en forma vertical se observó que el rayo incidente provocado por el frente de onda genera un rayo reflejado al chocar con la barrera. Luego al trazar la normal, la cual es perpendicular a la barrera. Los ángulos incidente y reflejado son prácticamente iguales. Cabe hacer notar que la variación de los ángulos dependerá de la posición de la barrera.

    Experimento Nº 2

    “ Cubeta de Ondas sin Barrera”

    Planificación:

    En este experimento se colocarán dos fuentes puntuales en la barra generadora de ondas y se observara el patrón de interferencia que forman.

    Se dibujarán dichos patrones en un papel, delimitando las zonas de interferencia constructiva y destructivas.

    Cálculos:

    Es este sección no se ejecutarán cálculos puesto que se trata de un experimento mas bien gráfico, lo cual se mostrara como sigue:

    Conclusión:

    Como conclusión se puede observar que cuando dos fuentes producen ondas en una misma fase (puntos máximos) que al chocar entre si se anulan, produciendo espacios vacíos llamados puntos mínimos

    PARTE Nº 2

     = d/n

    y además calcularemos la velocidad de la onda, definida por:

    v =  * f

    Cálculos:

    Para este experimento la distancia entre ondas es de 2 cm. Esto significa que:

    • = d/n = 2 / 1 = 2 cm = 0.02 m

    La frecuencia (obtenida del estroboscopio) es de 15 Hz, por tanto :

    v =  * f = 0.02 * 15 = 0.3 m/ s

    Conclusión:

    En ausencia de la barrera, la longitud de onda va a depender de la frecuencia del motor, ya que a mayor frecuencia menor distancia entre onda.

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