Este documento describe un experimento para estudiar ondas estacionarias en una cuerda. El objetivo es determinar la velocidad de propagación de una onda en una cuerda a partir de un patrón de ondas estacionarias con una frecuencia conocida. Se establecen ondas estacionarias en una cuerda tensada y se mide la longitud de onda para diferentes frecuencias y tensiones. Esto permite determinar experimentalmente la relación entre la longitud de onda y la tensión, y calcular la velocidad de propagación de la onda en la cuerda.

1. Universidad Autónoma de Occidente
Facultad de Ciencias Básicas
Departamento de Ciencias Naturales
Laboratorios de Física
ONDAS ESTACIONARIAS EN UNA CUERDA
Objetivos
 Estudiar las ondas estacionarias en una cuerda.
 Determinar la velocidad de propagación de una onda en una cuerda a partir de un
patrón de ondas estacionarias con una frecuencia conocida.
Presentación
Se puede establecer un sistema de ondas estacionarias en una cuerda como se observa en la
figura 1, cuando se conecta un extremo a un sistema de vibración y se tensiona la cuerda
colocando pesas en el extremo libre que pasa por una polea. Las pesas representan la tensión
a la cual está sometida la cuerda.
Figura No 1. Ondas Estacionarias en cuerdas.
Tomado de Física Universitaria. 12 ed. Young & Freedman
El vibrador origina un tren de ondas que viaja hacia el otro extremo y se refleja.

2. La velocidad de propagación de una onda cualquiera se puede encontrar con la relación:
fv  (1)
La velocidad de propagación de una onda transversal en una cuerda depende de la magnitud
de la tensión a la cual es sometida:

T
v  (2)
Donde  es la densidad lineal de la cuerda.
El modo de vibración de una cuerda se puede determinar según el número de vientres o
antinodos que se forman, con la siguiente expresión:

T
L
n
v
L
n
fn
22
 donde ...,,, 321n (3)
Material
* Cuerda * Polea y prensa * Juego de pesas
* Interface Science 850 * Computador * Metro
Configuración
Instale el equipo como se muestra en la Figura 2, conectando el generador de señales a uno
de los canales analógicos de la interfaz.
Figura 2. Esquema del montaje experimental
Inicie el programa Capstone y conecte el amplificador de potencia al canal analógico
correspondiente (Figura 3).

3. Figura 3.
En la ventana del generador de señales elija la interface 850 salida 1, luego
seleccione una salida sinusoidal y fije una amplitud de 1,0 V (Figura 4).
Figura 4.
Actividad 1. Determinación experimental de la relación entre la longitud de onda y la tensión en
la cuerda.
1. Tome un trozo largo de cada una de las cuerdas que vaya a usar, mida su longitud y su
peso y calcule de forma directa la densidad lineal de masa.
2. Coloque en el extremo libre de la cuerda una masa de 20 g. En la ventana del Generador
de señales seleccione una frecuencia de 30Hz y presione el botón Encendido para que
el sistema empiece a vibrar.
3. Mueva cuidadosamente el equipo de vibración hacia la polea o lejos de ella hasta lograr
un modo de vibración estable y bien definido (en estas condiciones se puede decir que
30Hz es una de las frecuencias de resonancia del sistema). En estas condiciones, mida
la respectiva longitud de onda  (si no se observa muy bien la onda estacionaria,
aumente un poco más la amplitud).

4. 4. Repita el procedimiento anterior para otras seis masas diferentes (aumentar en pasos
de 10g), conservando constante la frecuencia. Registre estos datos en la Tabla 1 (Las
tablas deben diseñarse con el programa Capstone).
Tabla 1.
Frecuencia: (Hz)
Tensión, T ( N ) Longitud de onda,
 ( m )
Repita el procedimiento anterior para dos frecuencias más (60 y 90Hz) y complete las tablas 2
y 3.
Tabla2. Tabla 3.
Frecuencia: (Hz) Frecuencia: (Hz)
Tensión, T (N) Longitud de onda,
 (m)
Tensión, T (N) Longitud de onda,
 (m)

5. Actividad 2. Determinación de la velocidad de propagación de una onda en una cuerda
Fije ahora la masa suspendida ( 20 50g m g  ). Varíe la frecuencia entre 30 y 100Hz en
pasos de 10Hz y mida la longitud de onda correspondiente a un modo de vibración bien
definido, llevando los datos a la Tabla 4.
Tabla 4.
Tensión, T ( N )
Frecuencia ( Hz ) Longitud de onda, 
( m )
Análisis
Actividad 1. Relación funcional entre la longitud de onda y la tensión en la cuerda.
Sobre un mismo gráfico, dibuje la curva 2
.vs T para cada frecuencia.
De acuerdo al comportamiento de la curva ¿Cuál es el mejor ajuste? ¿Qué significado tienen
los parámetros del ajuste?
Actividad 2. Determinación de la velocidad de propagación de una onda en una cuerda
Haga un gráfico de longitud de onda en función de la frecuencia.
¿Qué clase de comportamiento observa?
Grafique
f
vs
1
 y encuentre la velocidad de propagación de la onda. Reporte este valor junto
con sus incertidumbres absoluta y relativa.
Calcule la velocidad de propagación de la onda mediante la relación

6. 
T
v 
Donde  es la densidad lineal de masa promedio encontrada en la actividad anterior. Reporte
este valor junto con sus incertidumbres absoluta y relativa.
Bibliografía
Baird D. E. Experimentación. Prentice Hall. México 1991.
Bauer Westfall. Física para ingeniería y ciencias. Volumen 1. Mc GrawHill 2011.
Sears-Zemansky-Young-Freedman. Física Universitaria. Volumen 1. Addison_Wesley. 13 ed.
2013