Laboratorio Virtual N° 06

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Universidad Nacional del Santa 	MOGOLLÓN TOLENTINO, Lesly 
 
 
 
Facultad de Ingeniería 
Departamento Académico de Energía, Física y Mecánica 
Laboratorio Virtual N° 06: RAPIDEZ DE UNA ONDA MECÁNICA
I. OBJETIVOS
1.1. Medir la rapidez de una onda en un medio.
1.2. Describir la relación entre la frecuencia y la longitud de onda que viaja en un medio dado.
1.3. Determinar la relación entre la rapidez de una onda y la tensión en la cuerda.
II. FUNDAMENTO TEÓRICO
Las ondas se generan cuando se perturba el estado de equilibrio de un sistema, y tal perturbación viaja o se propaga de una región del sistema otra. Al propagarse una onda, transporta energía.
Al viajar la onda por el medio, las partículas que constituyen el medio experimentan desplazamientos de varios tipos. Según la naturaleza de la onda, estas son: ondas transversales y ondas longitudinales.
 	 
La rapidez de una onda que viaja sobre una cuerda tensa de masa por unidad de longitud y fuerza de tensión es
III. INSTRUMENTOS Y MATERIALES
· Simulador interactivo PhET: https://phet.colorado.edu/sims/html/wave-on-a-string/latest/wave-on-a-string_es_PE.html
· Computador o Laptop.
IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
4.1. Simulador interactivo PhET.
Rapidez de una onda en una cuerda
4.2. Abra el simulador Ondas en una cuerda. 
4.3. Establezca los siguientes parámetros: 
Simulación 				PAUSADA 
Atenuación				Nada 
Tensión 				Alto 
Fin de la cuerda 			Sin fin 
Fuente 					Oscilar 
Regla 					Habilitado 
Amplitud 				0,5 cm
4.4. Ajuste la frecuencia de oscilación a 1,5 Hz. Ejecute la simulación haciendo clic en el botón Reproducir/Pausa. Mida la longitud de la onda, utilizando la regla y el botón Reproducir/Pausa. 
· 				
Rapidez:
4.5. Usando los parámetros de 4.3, incremente la frecuencia a 3,0 Hz. Determine la longitud de onda. Anota los datos en la Tabla 1.
· 				
Rapidez:
Tabla 1.
	Frecuecia
	Longitud de onda
	Rapidez
	1.5 Hz
	4 cm
	6 cm/s
	3.0 Hz
	2 cm
	6 cm/s
Rapidez y Tensión
4.6. Establezca los siguientes parámetros: 
Simulación 				PAUSADA 
Atenuación 				Nada 
Fin de la cuerda 			Sin fin 
Fuente 					Oscilar 
Regla 					Habilitado 
Cronometro 				Habilitado 
Amplitud 				0,5 cm 
Frecuencia 				1,5 Hz 
4.7. Establezca la tensión en “bajo” (valor = 1 unidad). Ejecute el simulador. Usando la regla, determine la rapidez de la onda midiendo el tiempo que tarda la onda en viajar 3 cm. (Sugerencia: use Cámara lente).
· Para: T = “baja” (1 unidad)
· 			
Rapidez:
· 				
Rapidez:
4.8. Repita 4.7 para la tensión “medio” (valor = 9 unidades) y “alto” (valor = 25 unidades). Anote sus cálculos en la Tabla 2.
· Para: T = “medio” (9 unidades)
· 			
Rapidez:
· 				
Rapidez:
· Para T = “alto” (25 unidades)
· 			
Rapidez:
· 				
Rapidez:
	Tensión
	Distancia recorrida, d (cm)
	Tiempo transcurrido, t (s)
	Rapidez, v (cm/s)
	v^2
	Bajo
	1 unidad
	3
	2.57 s
	1.17 cm/s
	1.37
	Medio
	9 unidades
	3
	0.79 s
	3.80 cm/s
	14.44
	Alto
	25 unidades
	3
	0.49 s
	6.12 cm/s
	37.45
Tabla N° 2.
4.9. Usando una hoja de cálculo, grafique los valores de Tensión en función de v2. Describa la gráfica formada.
· En la gráfica podemos observar, la tensión y la rapidez tienen una relación directamente proporcional, ya que a mayor tensión, también hay una rapidez aún mayor.
V. CUESTIONARIO
Rapidez de una onda en una cuerda
5.1. ¿Cómo midió la longitud de onda de la onda?
· Hallé la longitud de onda al medir la distancia entre una cresta y otra que esté a su lado.
5.2. ¿Qué paso con la longitud de onda de la onda cuando la frecuencia aumento de 1,5 Hz a 3,0 Hz? ¿Qué pasó con la rapidez?
· Al aumentar la frecuencia, la medida de la longitud de onda disminuyó, pero por otro lado, la rapidez se mantuvo.
5.3. Para una cuerda de densidad (y tensión) uniforme, ¿Qué relación existe entre la frecuencia y la longitud de onda de la onda?
· La relación que existe entre la longitud de onda y la frecuencia es inversamente proporcional, ya que a mayor frecuencia hay una menor longitud de onda, y a menor frecuencia, hay una mayor longitud de onda.
Rapidez y Tensión 
5.4. Describe lo que hiciste para determinar la rapidez de la onda.
· Utilicé dos formas de hallar la rapidez, la primera por MRU, dividiendo la distancia recorrida entre el tiempo transcurrido, la segunda forma fue mediante la fórmula de la longitud de onda por la frecuencia.
5.5. ¿Cuál es el efecto de aumentar la tensión en la cuerda sobre la rapidez de la onda?
· Hay un efecto de una proporción directa, ya que a mayor tensión, mayor rapidez.
5.6. Aproximadamente, ¿Cuántas veces la rapidez cuando la tensión aumenta en un factor de 9 (por ejemplo, = 9)?
· Cuando la tensión aumenta a un factor de 9 unidades, la rapidez aumenta aproximadamente 2 veces más, su rapidez inicial.
5.7. Aproximadamente, ¿Cuántas veces la rapidez cuando la tensión aumenta en un factor de 25 (por ejemplo, = 25)?
· Cuando la tensión aumenta a un factor de 25 unidades, la rapidez aumenta aproximadamente 4 veces más, su rapidez inicial.
5.8. ¿Qué sugiere la gráfica T vs v2 sobre la relación entre la tensión en la cuerda y la rapidez de la onda? 
· La gráfica T vs v2 nos sugiere que hay una relación directamente proporcional.
5.9. ¿Cuál es el efecto de la amplitud de la oscilación en la rapidez de la onda? Use la simulación “Ondas en una cuerda” escribir/desarrollar un procedimiento para investigar el efecto de la amplitud de la rapidez de la onda.
· Para: Amplitud = 0.50 cm
				
Rapidez:
			
Rapidez:
· Para: Amplitud = 0.75 cm
				
Rapidez:
			
Rapidez:
· Para: Amplitud = 1.0 cm
				
Rapidez:
			
Rapidez:
· Como se pudo notar en los diferentes casos expuestos, aunque la amplitud varíe, ya sea que aumente o disminuya, la rapidez no se verá afectada y seguirá siendo la misma, siempre y cuando lo único que varíe sea la amplitud.
VI. CONCLUSIONES
· Se pudo concluir que la tensión y la rapidez mantienen una relación directamente proporcional, ya que mientras mayor sea la tensión, la rapidez también se va incrementando.
· Concluimos que la longitud de onda y la frecuencia tienen una relación inversamente proporcional, ya que a mayor frecuencia, menor es la longitud de onda, y viceversa.
T vs v^2
1 unidad	9 unidades	25 unidades	1 unidad	9 unidades	25 unidades	1.37	14.44	37.450000000000003	Tensión
v^2
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