tema fenomenos ondulatorios

1. Universidad Nacional Tecnologica
del Cono Sur de Lima
Ing. Electronica y Telecomunicaciones
FISICA III
Informe de laboratorio 2
Profesor :Ing contreras
Tema :Fenomenos Ondulatorios
Estudiante: Roca Pocorpachi Jorge Luis
2012

2. Introduccion
Una gran cantidad de fenómenos que ocurren en el universo son de naturaleza
ondulatoria. La propagación del sonido es un ejemplo de una onda mecánica , pero
también dicha clase de ondas se encuentran en otros tipos de fenómenos naturales
como los terremotos o las olas de mar , por otra, la propagación de la luz visible o
cualquier otra radiación electromagnetica ,es el resultado de las oscilaciones
acopladas de campos eléctricos y magnéticos que viajan en el espacio, la materia
misma, a escala microscópica , exhibe un comportamiento dual onda– particula .
La actividad tiene como objetivo describir experimentalmente el mayor traspaso de
energía en un sistema de dos osciladores. Las variables que se estudiaran son la
distancia entre resortes y la cantidad de vueltas en las que se encuentra el acople del
sistema. Tomamos como modelo el sistema formado por dos resortes, de constante de
elasticidad k, con una masa m en uno de sus extremos libres. El acoplamiento se
efectua uniendo los resortes mediante otro de constante kc.
Objetivos :
Estudiar dos osciladores acoplados a través de un muelle.
Entender qué ocurre con la energía en este sistema.
Estudiar los modos normales longitudinales.
Generalizar los resultados anteriores para un número cualquiera de osciladores.
Introducir las ondas mecánicas y las ondas armónicas.
Identificar y determinar las frecuencias propias de oscilaci´on para un
sistemade dos grados de libertad .

3. Materiales
Sensor angular U8404270
Interfaz 3B-Netlog
Disco circular metalico (péndulo)
Soporte universal
Varilla de soporte

4. Fundamento teorico
Pendulo físico
Calculo del periodo. Con
I (momento de
Este consiste en un modelo idealizado en el T =I.α inercia),α (aceleración
cual toda la masa del sistema se encuentra angular)
ubicada en una masa puntual suspendida de
un hilo de ,masa despreciable.Si a la masa
puntual se le desplaza un poco de su
posición de equilibrio esta empezara oscilar
Calculo del periodo
con una frecuencia natural .
Oscilaciones Acopladas
(O.A.)
Es un arreglo particular de varios
péndulos, en el cual se transmite la
energía mecánica de manera total
,ybidireccionalmente.
O.A. sin influencia de acoplamiento O.A.con influencia de acoplamiento
Se da cuando los péndulos se hacen Se da cuando los péndulos se hacen
oscilar en fases iguales . oscilar en fases opuestas
Tiempo de batido
El tiempo transcurrido entre dos estados de reposo de un
péndulo o, en general, entre dos instantes diferentes en los
que el péndulo oscila con amplitud mínima, se denomina
frecuencia de batido T∆.

5. Diversidad de las
Oscilaciones acopladas
Momento de inercia
El momento de inercia (símbolo I) es una medida de la inercia rotacional de un cuerpo.
Cuando un cuerpo gira en torno a uno de los ejes principales de inercia, la inercia
rotacional puede ser representada como una magnitud escalar llamada momento de
inercia.
Momento de inercia de una barra Momento de inercia de un disco
con respecto al origen :
Momento de inercia con respecto a un
extremo :

6. Procedimiento
Se conecta el 3B Netlog , y se pone en marcha el programa 3b
NetlabSeleccione laboratorio de mediciones , eh instale un nuevo juego de
datos seleccionar las entradas analógicas y ajuste de alcance de medida de
20 V, en el modo de tensión continua .
Se realiza la instalación de
la pinza universal ,
colocando los respectivos
sensores de angulo y
luego el interfaz netlog,
para lograr la comunicación
con la Pc.
Ajuste los siguientes parámetros de medidas frecuencia 100Hz
.Numero de medidas 800. Modo estándar.
Analogamente , también pesamos la
Con la balanza pesamos el disco ,
varilla de aluminio , para
para posteriormente calcular el
posteriormente acoplarla con el disco y
momento de inercia teorico.
formar el péndulo físico

7. Considerando la pesa en el extremo inferior y un angulo inicial
aproximadamente de 5 grados , poner en marcha el oscilador ,
graficar datos ,ajustar datos y guardar los resultados obtenidos .
Con ayuda de un transportador de manera Calculamos la distancia con la cinta
aproximada ,deslizamos 5 grados métrica , desde la articulación hasta
sexagesimales para que inicie la oscilación. aproximadamente el centro del disco.
Verificamos que el perno que da la Empezamos la experiencia ,cuando
estabilidad al sensor angular este en soltamos el péndulo físico ,
buena posición para que proporcione inmediatamente después habilitamos
una idónea medición . el programa .

8. Repetir 3 veces el paso anterior ,variando la posición de la pesa en
cada caso y guardar sus resultados .
A una distancia de 60cm A una distancia de 40cm
Tomamos 4 punto de medidas : una distancia de la
articulación de 1m ; 0.8m ; 0.6m ; 0.4m , para cada punto se
obtendrá una gafica característica .
A una distancia de 1m A una distancia de 80cm

9. Graficas obtenidas con 5° con respecto a 1m:
Segunda medida con 80cm y 5°

10. Tercera grafica con Medida con 60cm
Cuarta grafica con 40cm y un angulo de 5°
Registro de oscilaciones en fase

11. Ajustar la frecuencia de toma de datos a 50Hz y numero de datos
800, modo estándar.
Ambos péndulos se desvían de la posición de reposo en un angulo
igual (pequeño) en la misma dirección y luego se dejan libres al
mismo tiempo.
Al momento de realizar la
experiencia se tuvo la dificultad
de que en un inicio no
obteníamos la grafica que
corespondia ,debido a la mala
alineación de los postes, debido a
que el pèrno que proporcionaba
la estabilidad del sensor de
angulo no estaba en su posición
adecuada, fue corregido esta falla
operativa , posteriormente la
grafica tuvo coherencia con el
fenómeno físico .
Se pone en marcha la toma de datos en el 3BNetlab grafique los
datos y guarde sus resultados graficos.

12. Registros de oscilaciones acopladas en contrafase
Ajustar la frecuencia de toma de datos a 50Hz y numero de datos
800, modo estándar
Ambos péndulos se desvían de la posición de reposo en un angulo
igual (pequeño) pero en direcciones contrarias la una de la otra y
se dejan libres al mismo tiempo .

13. Se pone en marcha la toma de datos en el 3BNetlab grafique los
datos y guarde sus resultados graficos
Registros de oscilaciones acopladas con batidos máximos
Ajustar la frecuencia de toma de datos a 20Hz y numero de datos 1200, modo
estándar
Una varilla pendular se desviade la posición de reposo y la otra se mantiene en
la posición de reposo y luego se dejan libres al mismo tiempo .
En esta parte de la
experiencia se
determinara la
transmisión de energía
del resorte oscilante
hacia el otro resorte y
luego este hara regresar
la energía que almacena
y asi de manera
indefinida .

14. Pulse iniciar en el 3BNETlab grafique sus datos y guarde sus resultados graficos.

15. Conclusiones
Pendulo físico
Por la experiencia realizada apreciamos que el periodo de oscilación de un
péndulo físico ,depende siempre del brazo de giro, es decir la distancia con
respecto a su centro de gravedad. Por lo tanto “El periodo depende del brazo de
giro “.
Tambien que para ciertos valores del brazo de giro “El valor del periodo es un
mínimo y que cuando el brazo de giro es exactamente el centro de gravedad no
se produce ninguna oscilación con ángulos pequeños“.
Al modificar el centro de gravedad el péndulo agregándole una pequeña masa
en uno desus extremos, también se ve afectado el periodo ya que tanto el
momento de inerciacomo el centro de gravedad del sistema son diferentes, “
Por lo tanto el momento de inercia es directamente proporcional al periodo “
Por ultimo que al momento de someter al péndulo a una rotación completa
conuna gran velocidad angular, en el instante en que se comienza a detener,
observamosque los torques que experimenta el péndulo, hacen que por un
cierto tiempo, este oscilecomo un MAS hasta que se detiene por completo.
Oscilaciones acopladas :
“Las ondas mecánicas transmiten energía y cantidad de movimiento a travez
de un medio mecanico“.
Con el análisis de frecuencias podemos decir que la“transferencia de energía
será mayor a mayor distancia b “, o sea cuando el resorte que se usa de acople,
está más cerca de las masas.
“En un sistema oscilante para que haya transferencia de energía ,deben de
tener las mismas características temporales frecuencia ciclica (Ψ).Periodo y
pulsación “ .
Si los resortes tienen la misma característica física ,(constante de resorte, igual
longitud natural ) , entonces los resortes estaran en resonancia.
“Cuando los resortes llegan en “resonancia “ , entonces existirá transferencia
de energía “.
El fenómeno de resonancia puede ser beneficioso como perjudicial si no es
considerado en el diseño de estructuras, como por ejemplo tenemos el Puente
colgante de Tacoma (1940 EEUU ),que por efectos de resonancia sufrio una
torsión, lo cual se vino abajo.

16. Observaciones :
Se tuvo problemas al momento de ejecutar las oscilaciones debido al tornillo
que hacia juego del sensor de angulo.
La imprecicion de la cinta métrica , mas el probable error que se tiene los ojos
al colocar la medición, estan involucrados con los errores de medición .
En el experimento de las resortes acoplados se tuvo problemas de medición ,
debido a la mala posición de los mismos . lo cual hacia que los discos
oscilantes colisionen.
Referencias
• “Física para Ciencias e Ingeniería, Vol. 1”, R. Serway y R. Beichner.
• “Física Universitaria, Vol. 1”, Francis W. Sears, Mark W. Zemansky, y Hugh D.
Young.