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vibraciones y ondas

8 Experimento 1. Movimiento Ondulatorio

8 Experimento 1. Movimiento Ondulatorio

Figura 1. Componentes del peso que actúa sobre un péndulo simple coplanar

documento preparado y publicdo por esther londoño a.

Objetivo: estudiar el movimiento ondulatorio  desde el péndulo simple coplanar

Referente conceptual

Preliminares:

La representación gráfica del movimiento de una onda tiene forma sinodal.

La aceleración del movimiento Armónico Simple-M.A.S está caracterizada por ser directamente proporcional a su desplazamiento, y éste es sinodal, lo que caracteriza las ondas; además de tener magnitudes  sinodales el Movimiento Armónico Simple-M.A.S. es un movimiento vibratorio con aceleración variable.

Una onda se origina por un movimiento oscilatorio; el movimiento oscilatorio es una vibración con origen en el punto medio, de forma que las separaciones a ambos lados, llamadas amplitudes, son iguales; una vibración se determina como un ir y venir o vaivén respecto a una posición de referencia o de equilibrio; un vaivén es un meneo en el espacio-tiempo.

Una fuerza aplicada a un sistema produce una aceleración (segunda Ley de Newton
F = m*a). Si la fuerza es variable la aceleración producida es variable y ésta es característica del movimiento vibratorio armónico simple.

Partiendo de las acepciones antreriores se puede inferir que el movimiento ondulatorio está representado por el movimiento de un péndulo simple coplanar porque:

El movimiento de un péndulo simple coplanar es vibratorio porque se presenta el desplazamiento angular (o el desplazamiento horizontal) simétrico a ambos lados de su posición de equilibrio. El movimiento de un péndulo simple coplanar es un movimiento vibratorio armónico simple porque la aceleración que origina la fuerza recuperadora que lleva el péndulo a su posición de equilibrio es originada por una fuerza variable por lo que puede inferirse que esta aceleración es variable. Además de la figura 1 puede concluirse que la aceleración tangencial del péndulo simple coplanar está dada por:
a = - W ²  •x (característica propia del M.A.S.),
con el desplazamiento horizontal dado por:
x = l  • senѲ,
la velocidad tangencial:
V = W l  • cosѲ
y desplazamiento angular:
Ѳ = W  • t. 

Por los motivos expresados en el párrafo anterior puede concluirse que el movimiento de un péndulo simple coplanar representa el movimiento ondulatorio ya que posee las características del mismo.
 

con W: velocidad angular

W  =2 П •f  y  f=1/T

f: frecuencia

T: periodo

 Trabajo a desarrollar

Construya un péndulo simple coplanar de 1 metro de longitud y mida la masa y mida el periodo (30 veces), para 30°, 15° y 45° de amplitud.

Para cada caso calcule: Desplazamiento, Velocidad y Aceleración. Grafique: Desplazamiento Vs. Tiempo, Velocidad Vs. Tiempo, Aceleración Vs. Tiempo. Concluya.

 Sugerencia: construya los tres gráficos en una misma hoja de papel milimetrado, dispuestos verticalmente uno debajo del otro, de tal forma que en el eje horizontal se represente el tiempo y en el eje vertical se represente respectivamente (de arriba hacia abajo): Desplazamiento, Velocidad, Aceleración.

 

Recursos:

soporte universal

pita

masas patronadas

cinta métrica

cronómetro,

papel milimetrado

regla

transportador

 Infografía:

 Ondas

http://www.youtube.com/watch?v=CaVx3C2C0C8&feature=channel

http://www.youtube.com/watch?v=Po-3ynS7ktk&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=MoVz2ENJb8M&feature=related

 Onda Mecánica Longitudinal

http://www.youtube.com/watch?v=KbielPY7QA0&NR=1

 Ondas de Luz y Sonido

http://www.youtube.com/watch?v=nuToF_xY9Zs&feature=related 

 El Péndulo

http://usuarios.multimania.es/pefeco/pendulo6/pend6.htm

http://www.youtube.com/watch?v=o76zI0YBmMs

http://www.youtube.com/watch?v=cJpJSSNtVxY&feature=channel

 Comportamiento dual de la Luz

http://www.youtube.com/watch?v=Y4mXAcC1LBg&feature=related

 xtr-10,2 

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