CUBETA DE ONDAS - Departamento de Física - Universidad ...

UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍADEPARTAMENTO DE FÍSICALaboratorio Fis 129 - 2002GUÍA DE LABORATORIOCUBETA DE ONDAS (ONDAS SUPERFICIALES)OBJETIVOS‣ Medición de longitudes de ondas (" λ ").‣ Observación de algunos fenómenos ondulatorios (ONDAS ESTACIONARIAS, INTERFERENCIA, DI-FRACCIÓN).‣ Uso de Estroboscopio Manua l para verificar el efecto estroboscópico.INTRODUCCIÓNLa cubeta de ondas es un útil dispositivo que permite visualizar el comportamiento de las ondas superficialesen el agua (ondas en dos dimensiones). Ver figuras 1 y 2.Figura1.- Cubeta de ondas superficiales en líquidos. La fuentede luz permite visualizar, por transmisión, los máximos de lasperturbaciones inducidas por un pequeño motor vibrador en lasuperficieFigura 2.- Efecto de enfocamiento producido por los máximosde las oscilaciones de la superficie del fluído. Este efecto permitevisualizar la distancia entre los máximos.La excitación de la superficies del fluido se realiza mediante un pequeño motor con una distribución demasa excéntrica. Esto induce oscilaciones verticales de una barra o pequeña esfera en contacto con lasuperficie del líquido que finalmente produce ondas superficiales.PARTE A. EN EL LABORATORIOPrepare su cubeta, verifique que la profundidad es uniforme (mídala en las esquinas)1. Obtenga un frente de ondas PLANAS, ajustando la alimentación del motor. Mida con ayuda del discoestroboscópico (manual) la longitud de la onda viajera producida. Determine la frecencia de laexcitación alumbrando, con una fuente de luz estroboscópica, el motor de excitación. Mida variaslongitudes de onda hasta un máximo cercano a 30 Hz (trate de medir frecuencias bajas 3-5 Hz).Grafique la Longitud de onda (λ)en función del período. Usando que λ = v, × T, con v la velocidad de pro-1

CUBETA DE ONDASpagación y T el período de la excitación determine la velocidad de propagación de las ondas en elmedio líquido. Estime el error en su medición.2. Sin detener el vibrador (para asegurar la misma frecuencia) ubique un obstáculo plano paralelo a labarra emisora (de ondas planas). Describa al fenómeno producido, ¿cómo se denomina? ¿puedemedir λ directamente? Hágalo y compare con el valor obtenido sin el obstáculo. Explique brevementey discuta si es necesario.3. Estudie qué ocurre al intercalar un obstáculo plano, que deje una pequeña rendija (¿comprado conqué?), en el frente de ondas planas. Observe cuidadosamente y describa el fenómeno. Use un solopulso y vea qué sucede!. Pruebe con un obstáculo de dimensiones comparables a la rendija. Comentesus observaciones.4. Modifique la forma de excitación del fluido. (Use motor con excéntrica y dos varillas). Reproduzcala condiciones que se dio en los gráficos de la parte previa y obtenga un gráfico de las “LINEASNODALES” sobre un papel desplegado bajo la cubeta. Comente sus resultados.PARTE B PREVIO AL LABORATORIOB1. Suponga Dos Fuentes Puntuales que oscilan en fase en un medio homogéneo, separadas una distancia“D” produciendo ondas de longitudes " λ ". (Considere el problema bidimensional). Ver Figura.1. Determine la condición para que en el punto “p”las ondas generadas sufran INTERFERENCIA CONS-TRUCTIVA (VIENTRES de vibración).2. Id. Anterior para INTERFERENCIA DESTRUCTIVA(NODOS de vibración).3. Construya un gráfico uniendo todos los puntos quepresentan interferencia constructiva (LINEAS VEN-TRALES).4. Construya (otro color) un gráfico uniendo todos lospuntos que son nodos de vibración (LINES NODA-LES).Nota :Para hacer los gráficos trace con un compás circunferenciascon centro en cada fuente, tales que ∆ R entre ellas seaigual a λ 2 ; luego encuentre las intersecciones correspondientesa las condiciones determinadas en -1 y -2.Utilice D ≈10− 15 [ cm]y λ 1−3[ cm]B2 Explique brevemente :¿Qué se entiende por Interferencia, Difracción y efecto estroboscópico?PHT/lss.Considere un sistema formado por una fuente puntual de luz, un objeto de dimensión D y la sombrade él proyectada en un pantalla. ¿Cómo se relaciona la dimensión del objeto con el tamaño de susombra?2