408 Vibracion y ondas en una copa

Para realizar nuestro experimento necesitamos una copa, un guante de látex, un par de gomas elásticas, pimienta molida y un lápiz.

Colocamos el guante de látex sobre la copa y lo sujetamos con las gomas elásticas procurando que quede una superficie lisa y muy tensa (algo parecido a la membrana de un tambor). Luego dejamos caer pimienta molida sobre el guante Por último frotamos con un lápiz el borde de la copa procurando que no se rompa el guante. Vemos que la pimienta vibra y forma curiosas figuras.

Explicación
Al frotar repetidamente el borde de la copa con el lápiz, ésta vibra y se forma una onda estacionaria sobre el guante. Las ondas estacionarias se caracterizan por la existencia de zonas donde la vibración es alta (los vientres) y zonas donde la vibración es baja o nula (los nodos). Los granos de pimienta molida se acumulan en las regiones nodales formando diversas figuras.

381 Ondas con un cepillo de dientes eléctrico

Para realizar nuestro experimento necesitamos un cepillo de dientes eléctrico, una botella de plástico y un trozo de hilo.

Atamos un extremo del hilo en el cabezal del cepillo de dientes y el otro extremo en una botella de plástico. Luego alejamos la botella y el cepillo para lograr que el hilo quede tenso.

Al encender el cepillo de dientes el cabezal vibra y genera una onda que viaja por el hilo, se refleja en el otro extremo y regresa por el hilo. Se produce una superposición de dos ondas que viajan en sentido contrario y la interferencia resultante genera una onda estacionaria. En una onda estacionaria cada punto del hilo vibra con su propia amplitud. Algunos puntos, los llamados nodos, permanecen en reposo sin vibrar y otros puntos, los llamados vientres, vibran con la amplitud máxima.

Si acercamos o alejamos el cepillo de dientes variamos la tensión del hilo y podemos obtener los distintos modos de vibración del hilo. En el primer modo de vibración el hilo no presenta nodos entre los extremos. En el segundo modo de vibración el hilo presenta un nodo entre los extremos, en el tercer modo de vibración presenta dos nodos, etc.

En algunos puntos del hilo la amplitud de vibración es claramente mayor – los vientres- y en otros puntos del hilo la amplitud de la vibración es mínima – son los nodos.

268 La copa que vibra y suena

Para realizar nuestro experimento necesitamos una copa de cristal, agua, una bolita de corcho y un trozo de hilo.

Procedimiento

Llenamos la copa de cristal con agua (la mitad es suficiente)

Atamos la bolita de corcho con un trozo de hilo y sujetamos el extremo libre del hilo a un soporte vertical de manera que la bolita toque el lateral de la copa.

Nos mojamos un dedo con agua y frotamos el borde de la copa de cristal muy suavemente y despacio.

Al poco tiempo la copa emite un sonido y la bolita vibra golpeando la copa repetidamente.

Explicación

Al frotar repetidamente el borde de la copa de cristal con el dedo, ésta entra en resonancia.
La resonancia es un fenómeno físico que se produce cuando un cuerpo capaz de vibrar es sometido a la acción de una fuerza periódica, cuyo periodo de vibración coincide con el periodo de vibración característico de dicho cuerpo. En estas circunstancias el cuerpo vibra, aumentando de forma progresiva la amplitud de las vibraciones tras cada una de las actuaciones sucesivas de la fuerza.

La copa vibra con una frecuencia determinada y suena con un tono definido. Si se añade más agua a la copa el tono emitido se hace más grave. 

La bolita de corcho es muy ligera y, en contacto con la copa de cristal, vibra. y entra en resonancia aumentando la amplitud de las oscilaciones.

163 Resonancia con dos copas y arena

Para realizar nuestro experimento necesitamos dos copas de cristal, agua, una hoja de papel y arena de playa limpia y seca.

En primer lugar colocamos las dos copas muy juntas (sin llegar a tocarse), añadimos agua en una de las copas y colocamos un trozo de papel encima de la otra copa. Luego dejamos caer un poco de arena en la hoja de papel. Por último, nos mojamos uno de los dedos con agua y frotamos el borde de la copa que tiene agua. En unos segundos la copa vibra emitiendo un sonido y los granos de arena de la otra copa vibran formando curiosas figuras

Explicación
Al frotar repetidamente el borde de una copa de cristal, ésta vibra emitiendo un sonido que depende de la cantidad de agua que contenga la copa. La segunda copa vibra por resonancia.

Al vibrar la hoja de papel colocada sobre la segunda copa se forma una onda estacionaria.
Las ondas estacionarias se caracterizan por la existencia de zonas donde la vibración es alta (los vientres) y zonas donde la vibración es baja o nula (los nodos).
Los granos de arena se acumulan en las regiones nodales formando diversas figuras (los modos de vibración de las ondas estacionarias)

142 Ondas de jabón

Para realizar nuestro experimento necesitamos un trozo de alambre, una carcasa de un bolígrafo y una mezcla jabonosa.

Preparamos una disolución jabonosa con agua, azúcar y jabón.

En primer lugar doblamos el trozo de alambre en forma rectangular dejando un trozo en uno de los lados para añadir un mango con la carcasa de un bolígrafo. Luego metemos el alambre en la mezcla jabonosa y lo sacamos con cuidado para que se forme una película líquida.

Si colocamos horizontalmente el alambre y lo movemos arriba y abajo periódicamente vemos que la película líquida se deforma, aumenta de tamaño, y se mueve hacia arriba y hacia abajo.

Luego repetimos el experimento girando el alambre en torno al mango y manteniendo en reposo la parte central. En este caso la película líquida se divide en dos mitades que oscilan alternativamente.

Una forma de apreciar mejor el experimento es iluminar el alambre con un foco y proyectar la sombra sobre un fondo blanco.

Explicación
La película líquida de jabón es un medio elástico sometido a tensión que permite la propagación de las ondas. En este caso se forman ondas estacionarias.
En una onda estacionaria hay zonas donde se produce la máxima oscilación (vientres) y otras zonas donde la oscilación es mínima (nodos).

El caso de las ondas estacionarias existen diversos modos de vibración:
En el primer caso, al mover arriba y abajo el trozo de alambre, la película oscila de manera que en la parte central se produce la máxima oscilación (un vientre) y en los extremos se produce la mínima oscilación (dos nodos).
En el segundo caso, al girar el trozo del alambre en torno al mango, hay dos zonas donde se produce la máxima oscilación (dos vientres) y en la parte central del rectángulo la oscilación es mínima (un nodo).

Yo encontré el experimento en la siguiente dirección:

http://www.tianguisdefisica.com/jabon.htm

93 Ondas estacionarias con una sierra eléctrica

Para realizar nuestro experimento necesitamos una sierra eléctrica de vaivén y un trozo de hilo.

Antes de comenzar, y por motivos de seguridad, quitamos la sierra de la máquina.

Atamos un trozo de hilo a la pieza donde se fija la sierra. Luego colocamos la sierra encima de una mesa, la enchufamos a la red eléctrica y atamos el otro extremo del hilo para mantenerlo tirante.

Al accionar el interruptor de la máquina se pueden ver unas ondas que se forman en el hilo. Alejando o acercando la máquina varía la forma de la onda.

Explicación
Al encender la máquina, el extremo del hilo atado a la sierra vibra verticalmente (perturbación inicial). Dicha vibración viaja por el hilo, se refleja en el otro extremo y regresa por el mismo sitio. Al superponerse las dos perturbaciones (la inicial y la reflejada) se genera una onda estacionaria.

En las ondas estacionarias cada punto tiene su propia amplitud de vibración. Se puede observar que hay puntos del hilo que tienen una amplitud de vibración mayor (los vientres) y otros puntos donde la amplitud es muy pequeña (los nodos)

Dependiendo de la tensión del hilo se forman los distintos modos de vibración de la onda estacionaria. Cada modo tiene un número diferente de nodos y vientres. Podemos modificar la tensión del hilo acercando o alejando la máquina.

82 Una "máquina" de ondas estacionarias

Para construir nuestra "máquina" de ondas estacionarias necesitamos un par de gomas elásticas, un clip y un trozo de hilo.

Atamos a una silla las dos gomas elásticas el clip y el hilo tal como aparece en las imágenes. El otro extrtemo del hilo lo podemos atar a otra silla.




Al someter al clip a una pequeña vibración vertical se produce una perturbación que viaja por el hilo , se refleja en el otro extremo y vuelve por el hilo. A la interferencia de las dos ondas que se propagan en la misma dirección y sentido contrario se le llama onda estacionaria.
En una ondas estacionaria cada punto del hilo tiene su propia amplitud de vibración

Dependiendo de la tensión del hilo obtenemos los distintos modos de vibración de la onda estacionaria. Se forman regiones donde la amplitud de la onda es claramente mayor – vientres-, y zonas donde la amplitud es mínima –nodos-.

33 Resonancia en una copa de cristal

Material:

• Una copa de cristal
• Un vaso
• Agua y colorante

Montaje:

• Llenamos el vaso con agua y le añadimos el colorante.
• Ponemos en la copa un poco de agua con colorante.
• Nos mojamos un dedo en el agua y frotamos el borde de la copa suavemente y despacio.
  Al poco tiempo la copa vibra y se escucha un sonido.

Explicación:
Al frotar repetidamente el borde de la copa de cristal, ésta entra en resonancia.
La resonancia es un fenómeno físico que se produce cuando un cuerpo capaz de vibrar es sometido a la acción de una fuerza periódica, cuyo periodo de vibración coincide con el periodo de vibración característico de dicho cuerpo. En estas circunstancias el cuerpo vibra, aumentando de forma progresiva la amplitud de las vibraciones tras cada una de las actuaciones sucesivas de la fuerza.
La copa vibra con una frecuencia determinada y suena con un tono definido. Si se añade más agua a la copa el tono emitido se hace más grave.