EXPERIMENTO RESONANCIA Y ONDAS ESTACIONARIAS

CONCEPTO DE ONDA: una onda es una propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presion, campoelectrico o campo magnetico, que se propaga a través del espacio transportando energía. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal o el vació. 




                                         FRECUENCIA DE RESONANCIA:
Todo cuerpo o sistema tiene una, o varias, frecuencias características. Cuando un sistema es excitado a una de sus frecuencias características, su vibración es la máxima posible. El aumento de vibración se produce porque a estas frecuencias el sistema entra en resonancia.


Este se compone de dos sistemas:


SISTEMA ELÉCTRICO: En un sistema eléctrico, la frecuencia de resonancia es aquella a la que la función de transferencia alcanza su máximo. Es decir, dada una entrada, se obtiene una salida máxima.

Por ejemplo, al sintonizar una emisora de radio estamos haciendo funcionar el circuito interno de la radio a una frecuencia natural que entra en resonancia con la frecuencia de emisión de la emisora deseada y esta última se amplifica, pero dejando el sistema estable.

SISTEMA MECÁNICO: Cuando un sistema físico se somete a un estímulo, parte de la energía pasa al mismo. Si el aporte de energía se hace a una frecuencia determinada, la tasa de absorción es la máxima posible. Esto puede dar lugar a la inestabilidad en el sistema, o simplemente a la ruptura en algún punto del mismo.

El ejemplo más conocido puede ser la imagen de una soprano haciendo estallar el cristal al alcanzar una nota especialmente aguda, que no es otra, que la frecuencia de resonancia de la copa.

                                                      ONDAS ESTACIONARIAS

Una onda estacionaria se forma por la interferencia de dos ondas de la misma naturaleza con igual amplitud,longitud de onda (o frecuencia) que avanzan en sentido opuesto a través de un medio.

Las ondas estacionarias permanecen confinadas en un espacio (cuerda, tubo con aire, membrana, etc.). La amplitud de la oscilación para cada punto depende de su posición, la frecuencia es la misma para todos y coincide con la de las ondas que interfieren. Hay puntos que no vibran (nodos), que permanecen inmóviles, estacionarios, mientras que otros (vientres o antinodos) lo hacen con una amplitud de vibración máxima, igual al doble de la de las ondas que interfieren, y con una energía máxima. El nombre de onda estacionaria proviene de la aparente inmovilidad de los nodos. La distancia que separa dos nodos o dos antinodos consecutivos es media longitud de onda.

Se puede considerar que las ondas estacionarias no son ondas de propagación sino los distintos modos de vibración de la cuerda, el tubo con aire, la membrana, etc. Para una cuerda, tubo, membrana, ... determinados, sólo hay ciertas frecuencias a las que se producen ondas estacionarias que se llaman frecuencias de resonancia. La más baja se denomina frecuencia fundamental, y las demás son múltiplos enteros de ella (doble, triple, ...).  

                                                                 

                                                                                                           

                          

              

EXPERIMENTO :

Para realizar esta experiencia necesitarás:

• Programa generador de ondas (puedes bajarlo desde aquí)
• Altoparlante potenciado
• 1m² de placa metálica o cartón corrugado
• Arroz o arena fina

Lo que debes hacer es lo siguiente:

1. Instala el programa generador de ondas.
2. Conecta el altoparlante a la salida de audio de la pc
3. Coloca encima del parlante la placa metálica o cartón. Se logran mejores resultados con una bocina potente adherida directamente por debajo del centro de la placa.
4. Comienza con una frecuencia baja y esparce el arroz sobre la placa.
5. Ve aumentando gradualmente la frecuencia para observar los distintos patrones de interferencia de onda.

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¿Qué está pasando aquí? La respuesta, como se deduce del título, es que estamos viendo los modos resonantes de la placa cuadrada.

Un modo de resonancia de cualquier sistema vibratorio 
es una frecuencia con la cual el sistema puede oscilar cierto tiempo después de que la 
excitación se interrumpe

¿Qué es lo que hace vibrar la lámina en nuestro vídeo? Pues, en efecto, el sonido. El sonido es una onda de presión. Al golpear la lámina, las ondas de sonido tienden a hacerla vibrar a la misma frecuencia que suena el tono. Un “la” vibra 440 veces por segundo. Al tocar un la a buen volumen, nuestros tímpanos vibran por causa de las variaciones de presión, exactamente a 440 hercios. Nuestro cerebro interpreta esta vibración como un “la”. Para hacer vibrar visiblemente una lámina más pesada y grande que nuestro tímpano hace falta más volumen, pero el fundamento es el mismo.

hecho: por Cristian Felipe Cadavid     grado 11-1


enlaces:


http://curiosoperoinutil.com/2006/06/06/consultorio-cpi-modos-resonantes/

http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_estacionaria
http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia_de_resonancia
http://superciencia.com/2006/05/31/efectos-de-la-resonancia/