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Resonancia en Copa de Cristal

Experimento de Acustica
by

Lore Abad Crespo

on 5 June 2013

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Transcript of Resonancia en Copa de Cristal

Experimento de Acústica Resonancia en Copas de Cristal Objetivo General:
Demostrar el fenómeno de resonancia en una copa de cristal.
Objetivos Específicos:
Comprobar como el nivel de agua en una copa produce diferentes sonidos.
Observar los patrones que se forman en la arena utilizada en el experimento. Materiales y Procedimiento Podemos observar que la segunda copa, aunque no esté en contacto con la primera, vibra debido a la resonancia. La distancia entre estas dos es muy importante para que se produzca la misma.
La resonancia en la segunda copa genera una onda estacionaria la cual puede ser observada en los granos de arena puestos sobre el papel en la segunda copa.
Pudimos observar que los granos de arena se acumulan más en ciertos lugares, los cuales pasarían a conformar las regiones nodales de la onda estacionaria que se ha creado. Ya que las ondas que actúan sobre la copa son varias, se pueden observar diferentes patrones que forma la arena, los cuales indican la superposición de ondas.
A la hora de realizar el experimento notamos que el nivel del agua en la primera copa influye de tal manera que mientras más agua exista en su interior menor será la superficie de vibración de la copa por lo tanto el sonido será más grave mientras aumentamos el nivel de agua en la copa. Esto a su vez afecta la figura de la onda en la arena de la segunda copa. Observaciones Conclusiones Objetivos El experimento consiste en demostrar como puede crearse resonancia en una copa de cristal al frotar con un dedo el borde de la misma.
Se demostrará las propiedades de esta resonancia con ayuda de una segunda copa en cuya parte superior se encuentre una hoja con arena esparcida. Nodos y Antinodos Ondas Sonoras Estacionarias y Modos Normales Resonancia Frecuencia Ondas Marco Teórico En ambas copas de cristal colocamos la misma cantidad de agua. Apegamos las copas sin permitir que estas se toquen. Sobre el papel esparcimos arena de playa uniformemente. Materiales Copas de Cristal Arena Papel Agua Procedimiento Sobre una de las copas colocamos un retazo de papel que cubra la superficie superior de la copa. Mojamos uno de nuestros dedos y frotamos repetidamente alrededor del filo de la copa de cristal descubierta hasta lograr que la misma emita un sonido. Continuamos el movimiento hasta observar que la arena comienza a moverse y observamos el resultado. Si topamos una copa podremos escuchar un sonido característico de la misma, el cual dependerá de su forma, tamaño y tipo de cristal. Este sonido se puede considerar su frecuencia natural de vibración. En este experimento pudimos comprobar como al frotar nuestro dedo por el borde de la copa, podemos lograr que la copa vibre con frecuencias determinadas. Remojar el dedo con agua nos permite aumentar el rozamiento y conseguir de mejor manera los sonidos. Las frecuencias que se crean se aprecian como tonos. Notamos que cuando la copa se encuentra con un nivel alto de agua emite sonidos más graves, esto se debe a que su frecuencia es más baja ya que existe una menor superficie de vibración. Y en el caso contrario, cuando la copa contiene un bajo nivel de agua se producen lo que nuestro oído percibe como tonos más agudos, es decir una frecuencia alta, ya que existe una mayor superficie de vibración. Se comprobó además que la resonancia que se produce en las copas debido a la fuerza periódica que aplicamos a la frecuencia natural de la copa produce ondas estacionarias de sonido. Esto se pudo comprobar por la manera como la segunda copa vibraba, haciendo vibrar de igual manera al papel y a la arena.
De esto se concluye que las ondas estacionarias sonoras obtenidas producen modos normales en el aire circundante, los cuales provocan el movimiento en la siguiente copa. Se debe tomar en cuenta la importancia de que las copas sean iguales ya que de esta forma comparten una frecuencia natural. Por último, pudimos observar los patrones en la arena y como estos reaccionan a las ondas estacionarias que actúan sobre la segunda copa y por ende, en el papel. La arena comienza a moverse de manera que los puntos en donde se acumula la misma pasarían a ser los nodos de las ondas estacionarias formadas. GRACIAS Bibliografía -SERWAY, R. JEWETT, J. “Física. Para Ciencias e Ingenieria”. Vol. 1. Sexta Edición. Thomson. Pg. 558-561.
-SEARS, F. ZEMANSKY, M. YOUNG, H. FREEDMAN, R. “Física Universitaria”. Vol. 1. Décimo Primera Edición. México. Pearson Educación. Pg. 528-548.
-CLUA, S. JIMENEZ, M. BARRAGAN, E. CEBALLOS, H. “La armónica de cristal”. 2006. En línea. <http://www.madrimasd.org/cienciaysociedad/taller/fisica/mecanica/armonica-de-cristal/default.asp>. (Fecha consulta: 2/06/13)
-FLORES, D. “Experimento con Copas de Agua”. 2011. En línea. <http://filosofissocrates.blogspot.com/2011/11/experimento-con-copas-de-agua-onda-una.html>. (Fecha consulta: 2/06/13)
-AZIMA. “Frecuencia Libre”. 2009. En línea. <http://www.dliengineering.com/vibman-spanish/frecuencianatural1.htm>. (Fecha consulta: 2/06/13) Es aquel elemento que impulsa, arrastra o hace que viaje cualquier perturbación, que transporta energía.
El medio en el que una onda pueda ser transportada puedes ser de origen natural como sería el aire, el agua, un vacío o cualquier otro medio o espacio.
Las ondas del agua son un fenómeno que se puede ver, por ejemplo, al tirar una gota de agua sobre más agua.
Además se encuentran los efectos de las ondas sonoras que se pueden escuchar directamente con el oído como por ejemplo aplaudir.
Nuestro cuerpo también puede detectar algunas ondas del espectro electromagnético como un radar. Las ondas sonoras también pueden describirse en términos de variaciones de presión en diversos puntos.
El oído humano funciona detectando tales variaciones de presión.
Se puede definir a las ondas sonoras como fluctuaciones de presión.
Las ondas sonoras estacionarias, los modos normales sirven para crear ondas de sonido en el aire circundante.
Es por este principio que el ser humano puede comunicarse y como muchos instrumentos musicales funcionan. Nodo de desplazamiento: para puntos donde el desplazamiento sea igual a cero. Coincide con un antinodo de presión.
Antinodos de desplazamiento donde sea igual a su máximo desplazamiento. Coincide con un nodo de presión. La frecuencia natural es la frecuencia a la que un sistema mecánico seguirá vibrando, después que se quita la señal de excitación.
La frecuencia indica el número de oscilaciones por minuto.
Una frecuencia alta representará para el oído humano un tono agudo, mientras que una frecuencia baja representa un tono grave.
No debemos confundir el término frecuencia con tono. El tono es una reacción psicológica al sonido que hace posible que una persona ponga el sonido de una escala alta a baja, o de agua a grave.
La frecuencia es el estímulo y el tono la respuesta. Es el reforzamiento de ciertas amplitudes sonoras como resultado de la coincidencia de ondas similares en frecuencias.
Si se aplica una fuerza periódica a uno de estos sistema mecánico, la amplitud del movimiento resultante es mayor cuando la frecuencia de la fuerza aplicada es igual a una de las frecuencias naturales del sistema.
Este movimiento se denomina oscilación forzada y explica el fenómeno de la resonancia mecánica.
Si la frecuencia de la fuerza es exactamente igual a una frecuencia de modo normal, el sistema está en resonancia, y la amplitud de la oscilación forzada es máxima.
En un sistema real siempre hay disipación de energía, o amortiguación, la amplitud de oscilación en resonancia puede ser grande, pero no infinita.
Como un sistema oscilatorio exhibe una gran amplitud cuando se excita a cualquiera de sus frecuencias naturales, estas frecuencias se conocen como frecuencias de resonancia. Lorena Abad Crespo
Viviana Arízaga Idrovo
Rodrigo Calderón Vargas
Paul Cordero Loyola
Pedro Jiménez Bonilla
Miguel Rivera Banegas Integrantes
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