Práctica 3.

Oscilador armónico

I.                   Introducción

Cuando un objeto vibra u oscila atrás y adelante, sobre la misma trayectoria, y cada vibración toma la misma cantidad de tiempo, el movimiento es periódico. La forma más simple de movimiento está representada por un objeto que oscila en el extremo de un resorte uniforme. Se supone que la masa del resorte se puede ignorar, y que el resorte está montado horizontalmente, de modo que le objeto de masa m se desliza sin fricción sobre la superficie horizontal. Cualquier resorte tiene una longitud natural en la que no ejerce fuerza sobre la masa m. La posición de la masa en este punto se llama posición de equilibrio.

Cualquier sistema vibratorio para el que la fuerza restauradora sea directamente proporcional al negativo del desplazamiento (como en la ecuación F=-kx), se dice que muestra movimiento armónico simple.

Una partícula describe un Movimiento Armónico Simple (M.A.S.) cuando se mueve a lo largo del eje X, estando su posición x dada en función del tiempo t por la ecuación

x=A·sen(ωt+φ)

ESTRATEGIA PARA CONTINUAR CURSOS DURANTE ESTA CONTINGENCIA

PARA EL LABORATORIO DE MECÁNICA CLÁSICA

Hacer una descripción detallada de los experimentos que se describen en los problemas de tu clase teórica. Agrega imágenes de Internet. Si puedes hacer algo con material que tengas en casa debes salir en las fotografías, esto será tomado en cuenta.

• Descripción cualitativa
• Imágenes
• Descripción teórica
• Como depende de cada una de las variables.
• Descripción del comportamiento al cambiar las variables
• Gráficas y teoría. Ecuación como función del tiempo, función de la velocidad, función de la posición, etc.
• Conclusión uso del concepto.

Para la evaluación del laboratorio se deben de hacer tres descripciones como mínimo. Cada una de estas deben tener por lo menos 6 paginas a tamaño normal con imágenes no mayores a un cuarto de la página.

DEBE CONTENER:

• Descripción cualitativa
• Imágenes
• Descripción teórica
• Como depende de cada una de las variables.
• Descripción del comportamiento al cambiar las variables
• Gráficas y teoría. Ecuación como función del tiempo, función de la velocidad, función de la posición, etc.
• Conclusión uso del concepto.

Para la evaluación del laboratorio se deben de hacer tres descripciones como mínimo. Cada una de estas deben tener por lo menos 6 paginas a tamaño normal con imágenes no mayores a un cuarto de la página.

Practica 1. Mediciones y cálculo del error de los resultados

I.                   Introducción

En un procedimiento experimental que nos proporciona el valor de una magnitud X, el resultado no coincide exactamente con el valor real de dicha magnitud. La diferencia entre el valor real y el valor medido se llama error de la medida:

El error es siempre desconocido, pero puede estimarse una cota superior para su valor absoluto. Esta cota se denomina incertidumbre de la medida y se denota por DX.

PRACTICA 6. Modelo de ondas tranversales

Experimento 1

Modelo de ondas transversales.

Objetivo: Medir las variables en una onda transversal así como establecer el modelo matemático que las relaciona.

Introducción

Con este modelo es posible producir ondas transversales estacionarias de polarización circular con una frecuencia f constante y diferentes longitudes de onda l. Longitud que podemos variar según la masa específica m* (masa por longitud) y la tensión aplicada a la cuerda F. Esta tensión se mide por medio de un dinamómetro colocado en la punta de la cuerda.

De esta forma se puede efectuar el experimento según Melde que demuestra la velocidad de propagación c (velocidad de fase) de las ondas transversales a lo largo de un Hilo o una cuerda Tensada.

Práctica 7. Tubo de Kunt

Ondas Sonoras en Tubos

Objetivo

El estudiante experimentalmente, para un tubo cerrado y un tubo abierto:

·         Identificará los modos de resonancia.

·         Registrará las frecuencias de resonancia.

·         Encontrará los nodos y antinodos de una frecuencia de resonancia

Medir experimentalmente la velocidad del sonido en el aire.

Fundamentación teórica

Física del Sonido, El oído, la audición y el equilibrio, El oído, un órgano magnífico, Laboratorio de sonidos, Osciloscopio.

Introducción.

Una onda sonora que se propaga en un tubo se refleja hacia adelante y hacia atrás de cada extremo del tubo, y todas las ondas, la original y las reflexiones, interfieren entre sí, en esta práctica trabajaremos con un tubo abierto y otro cerrado, empleando los materiales que muestra la figura 1. Si la longitud del tubo y la longitud de onda, de la onda sonora, son tales que todas las ondas que se están moviendo en la misma dirección están en fase entre sí, se formará un patrón de onda estacionaria. Esto se conoce como modo de la resonancia para el tubo y las frecuencias en las cuales la resonancia ocurre se llaman  frecuencias resonantes.

Practica 8. Velocidad del sonido

Objetivo: medir experimentalmente la velocidad del sonido en el aire.

Introducción

Cuando una onda sonora como la mostrada en la figura viaja por un tubo y llega a un extremo cerrado ocurre una reflexión, y la onda reflejada viaja de regreso por el tubo, juntándose así con la onda incidente y se podrá producir que el tubo esté en resonancia, si la longitud coincide con las longitudes x1, x2, etc. mostradas en la figura; pudiéndose escuchar un incremento en la intensidad del sonido. Con los datos de estos puntos podremos calcular la velocidad del sonido en el aire.

En el extremo cerrado la onda puede comprimir las capas de aire contra la barrera fija. En ese extremo, la presión puede por lo tanto variar con su amplitud máxima, y el extremo cerrado es un antinodo de presión.

En el libro podemos encontrar que la velocidad del sonido en el aire a 20ºC es de 343 m/s.

Práctica 9. Reflexión y refracción

I.                   Introducción.

En esta práctica usaremos el material de óptica para analizar los fenómenos de reflexión y refracción de la luz, así como algunos efectos particulares en la reflexión y refracción como son reversibilidad, dispersión y reflexión total interna.

El carácter de la luz es ondulatorio pero bajo ciertas condiciones la luz viaja siguiendo trayectorias en línea recta, que podemos representar como rayos. Esta es la condición de la óptica geométrica, conocida también como óptica de rayos. Podemos usar con seguridad las ecuaciones de la óptica geométrica cuando un haz de luz se encuentra con obstáculos como espejos, lentes o prismas cuyo tamaño lateral no sea mayor que la longitud de onda de la luz. Cuando un rayo incide sobre la frontera entre dos medios, puede suceder una o más de 3 cosas (que la luz se absorba, se refleje o se refracte).

Mirar en un espejo y ver una imagen casi exacta de uno mismo difícilmente parece ser el resultado de principios físicos simples. Pero así es. La naturaleza de la imagen que se ve en el espejo es explicable en los términos que ya se han mencionado: La ley de la Reflexión y la propagación en línea recta de la luz

II.                Objetivo

El alumno estudiará: la reflexión y refracción de la luz, y analizará los efectos de reversibilidad, dispersión y reflexión total interna.

III.             Fundamentación teórica

Refracción y Reflexión, Ley de Snell, Índice de refracción, Óptica Geométrica, Metodo de trazdo de rayos, ¿Qué es la Luz?

Practica 10. Formación de Imágenes

 Formación de Imágenes

I. Objetivos: Observar la variación en la formación de la imagen de un objeto al pasar la luz a través de una lente delgada, al ir variando las distancias entre el objeto y la lente, analizando la relación existente entre estas distancias.

II. Fundamentación Teórica:

Antes de estudiar la trayectoria de los rayos a través de una lente, hay que definir los elementos de esta. ·            Lente esférica: se le lama así, si las caras de la lente tienen curvatura esférica, estas parecerían un corte de una esfera. ·            Centro de curvatura. Como las caras tienen curvatura esférica, este seria el centro de dicha esfera. ·            Centro óptico. Es un punto interior de la lente que esta en la línea que une los centros de curvatura tiene la propiedad de que todo rayo que pase por el no sufre desviación. ·            Eje principal. Es la recta que pasa por el centro óptico y los centros de curvatura. ·            Eje secundario. Es cualquier recta que pasé por el centro óptico. ·            Focos. Puntos sobre el eje principal por donde pasan los rayos luminosos(o sus prolongaciones), después de incidir sobre la lente paralelamente al eje principal. Vienen representados por las letras F y F’. En las lentes convergentes, el foco se define como el punto situado en el eje principal donde convergen todos los rayos luminosos después de refractarse en la lente. ·            Distancia focal. Es la distancia existente entre el centro óptico y el foco. Se representa por f.

Temario - programado

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE YUCATÁN

FACULTAD DE INGENIERÍA

OBJETIVO GENERAL:

Predecir el comportamiento de un medio aplicando los principios básicos de ondas y óptica.

CONTENIDO:		H. TEÓR.	H. PRÁC.
1.	Oscilaciones.	8.0	4.0
2.	Movimiento ondulatorio.	8.0	4.0
3.	Ondas sonoras.	6.0	4.0
4.	Ondas electromagnéticas.	6.0	2.0
5.	Naturaleza y propagación de la luz.	4.0	2.0
6.	Introducción a la óptica geométrica.	14.0	8.0
7.	Introducción a la óptica física.	14.0	6.0

Programación de las prácticas de laboratorio

	Tema	Día A1    A2			Mes
1	Práctica 2. Un oscilador simple	19	26		Enero
1	Práctica 4. Péndulo Bifilar	2	9		Febrero
	Proyecto primera entrega	16 (TODOS)
2	Modelo de Ondas transversales; ondas estacionarias en una cuerda (dos equipos de ondas)	23	2
3	Velocidad del sonido	9	16		Marzo
5	Reflexión y refracción de la luz	23	13
	Proyecto segunda entrega	20 (TODOS)			Abril
6	Practica 10. Formación de Imágenes, ejemplos de Instrumentos ópticos	27		4	Mayo
	Presentación de Proyectos	11 (TODOS)

Practica 2

Práctica 2:

Movimiento armónico simple

I.                   Introducción

El estudio del movimiento armónico simple es muy importante en  la Física  ya que son muchos los fenómenos físicos que se relacionan con el mismo, ya sea fenómenos estudiados al analizar el comportamiento de la Naturaleza como también por el sin número de fenómenos creados por el hombre y basados en dicho movimiento.

En un movimiento armónico simple MAS, una partícula oscila alejándose y acercándose de un punto, situado en el centro de su trayectoria, de tal manera que su posición en función del tiempo con respecto a ese punto es una función senoidal. En este movimiento, la fuerza que actúa sobre la partícula es proporcional a su desplazamiento respecto a dicho punto y dirigida hacia éste, lamada fuerza recuperadora. Es un movimiento oscilatorio periódico en ausencia de fricción, donde la acción la fuerza recuperadora es directamente proporcional al desplazamiento pero en sentido opuesto.