CUBA DE ONDAS
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1. 01 01 01 01 01 fuente de luz con bombilla de 12V y cables de conexi n RCA macho prensa pl stica con varilla de 9cm para fuente de luz lente de 6cm y distancia focal de 125mm con soporte pl stico y cable abrazadera con 2 orificios y tornillo de ajuste varilla hembra de 500mm varilla macho de 500mm Vibrador Montaje formado por las piezas 01 01 01 01 01 vibrador con control de frecuencia y amplitud prensa pl stica con varilla de 4cm para vibrador varilla de 18cm para el vibrador varilla soporte de 42cm para el vibrador base de tr pode Fuente de Luz F Vibrador n m varilla macho gt varilla hembra EXPERIMENTOS Relaci n entre Frecuencia y Longitud de Onda Procedimientos 10 11 12 13 14 Monte la cuba de ondas como se muestra en el esquema de montaje y ajuste la distancia del espejo a la mampara de proyecci n aproximadamente 1 5m Vierta aproximadamente 6mm de agua en la cuba y ajuste el nivel moviendo las patas niveladoras en la base del marco de sustentaci n de la cuba Ponga el vibrador en el lado m s alto de la cuba Ponga la fuente de luz en el lado m s bajo de la cuba Fije el agitador simple fuente puntual al vibrador y aj stelo para que la punta quede en la superficie del agua a 3mm de profundidad Para realizar ese ajuste debemos mover las patas niveladoras de la base d2. n de Onda Bidimensional Procedimientos 1 Con el mismo montaje del experimento anterior retire la placa de acr lico y ponga la mampara izquierda en el lado derecho de la cuba con la punta curvada de la mampara sobre la espuma y 2 Encienda el vibrador girando el potenci metro lentamente hasta obtener una frecuencia mediana y una frente de onda recta y bien definida Para mejorar la observaci n del fen meno de difracci n debemos trabajar con una amplitud mayor y una frecuencia menor 3 Ajuste la amplitud de la onda para que la imagen de la onda proyectada salga bien n tida 4 Por qu detr s del obst culo la frente de onda es circular 5 Aumente la frecuencia del vibrador y observe el fen meno de difracci n Por qu cuando aumentamos la frecuencia debemos reducir la amplitud de la onda 6 El fen meno de difracci n depende de la longitud de onda 7 Explique el comportamiento del fen meno de difracci n de acuerdo con la variaci n de la longitud de onda 8 Ponga dos mamparas una izquierda y una derecha en la cuba dejando un espacio entre ellas como se muestra en la figura Z Z AA 9 Encienda el vibrador en baja frecuencia y observe el fen meno de difracci n 10 Aumente lentamente la frecuencia de la onda y observe el comportamiento del fen meno de difracci n 12 11 12 13 14 Con una frecuencia mediana reduzca de 5 en 5mm e
3. una profundidad de aproximadamente 6mm esperar un poco y en seguida poner un poco m s de agua para compensar la cantidad de l quido absorbida por la espuma Encienda la fuente de luz y observe la proyecci n utilizando el espejo articulable bajo la cuba El principio de funcionamiento del equipo es muy simple una fuente de luz bombilla de 12V con lente condensadora una cuba con agua y un espejo para proyectar la imagen en una pantalla o incluso en una pared blanca a una distancia m xima de 2m La buena calidad de la imagen proyectada sobre la mampara depende del nivel de la cuba es decir la profundidad del agua en toda la superficie de la cuba debe ser la misma Para nivelar la cuba mueva las patas niveladoras de la mesa de metal ajuste grueso y las patas de la cuba ajuste fino e Patas de la mesa de metal Patas de la cuba El generador de ondas denominado vibrador funciona con un motor de 12V de corriente continua y se lo puede controlar de dos maneras frecuencia de vibraci n y amplitud de onda La frecuencia de vibraci n es controlada por la fuente de tensi n continua y variable de O a 12V La amplitud de onda es controlada por la estructura de fijaci n del motor que puede moverse hacia adelante o hacia atr s Para una frecuencia de vibraci n peque a debemos trabajar con una amplitud mayor Es importante trabajar un poco con el equipo poniendo el agitador simple frente de onda circunferencia en el vibrador y aumen
4. Manual de Instrucciones y Gu a de Experimentos CUBA DE ONDAS OBSERVACI N SOBRE LOS DERECHOS AUTORALES Este manual est protegido por las leyes de derechos autorales y todos los derechos est n reservados Est permitida y garantizada para instituciones de ense anza no obstante la reproducci n de cualquier parte de este manual para que se la suministre y utilice en los laboratorios pero no para su venta Su reproducci n bajo cualquier otra circunstancia sin la debida autirizaci n de la AZEHEB est terminantemente prohibida GARANT A La AZEHEB garantiza este producto contra defectos de fabricaci n por un periodo de 3 a os a partir de la fecha de env o al cliente La AZEHEB reparar o cambiar el producto defectuoso si se constata que el defecto fue ocasionado por problemas en los materiales que lo componen o por fallas en su fabricaci n Esta garant a no cubre problemas ocasionados por abuso o debidos al uso incorrecto del producto La determinaci n de si el defecto del producto es resultado de una falla de fabricaci n o si fue ocasionado por uso indebido ser llevada a cabo nicamente por la AZEHEB R Arthur Bernardes 137 2 andar CEP 36300 076 A SONS SE TD S o Jo o Del Rey MG Brasil amp Oa ENTE Laboratorios de FISICA Direccion AZEHEB Laboratorios de Fisica Tel fono 55 32 3371 3191 E mail exportacion azeheb com EQUIPO 4 01 cuba transparente de 40x30cm sin 11 01 abrazadera co
5. cta al vibrador y aj stelo para que quede en la superficie del agua a 3mm de profundidad Ajuste el nivel del agua en la cuba moviendo las patas niveladoras en la base del marco de sustentaci n de la cuba En el experimento de refracci n el nivel de la cuba de agua es muy importante Encienda el vibrador girando el potenci metro lentamente hasta obtener una frecuencia mediana y una frente de onda bien definida y recta que llegue al otro lado de la cuba bien paralela Si la frente de onda recta llega al otro lado de la cuba inclinada deberemos realizar un ajuste fino en el nivel del agua de la cuba moviendo las patas niveladoras de su marco de sustentaci n Ajuste la amplitud de la onda p g 2 para que la imagen proyectada salga bien n tida Ponga la placa de acr lico dentro de la cuba La cantidad de agua en la cuba debe tener una profundidad tal que sobre el acr lico la altura m xima de agua sea de 2mm La placa de acr lico de 4mm en el interior de la cuba generar dos medios para la propagaci n de la onda una regi n m s profunda 6mm y otra menos profunda 2mm Compare las longitudes de onda en las dos regiones la m s profunda y la menos profunda La frecuencia se modifica con el cambio del medio de propagaci n En qu profundidad es mayor la velocidad de propagaci n Observe el comportamiento de las ondas incidente y refractada y comente acerca del fen meno de la refracci n 11 Difracci
6. e la onda en relaci n a la mampara y repita los procedimientos 2 3 y 4 6 Fije el agitador plano fuente recta al vibrador y aj stelo para que quede en la superficie del agua a 3mm de profundidad 7 Encienda el vibrador girando el potenci metro en sentido horario y en seguida en sentido contrario hasta obtener como m ximo dos vibraciones y observe el comportamiento de la onda reflejada 8 Repita el procedimento algunas veces para entender bien el fen meno de reflexi n 9 En la reflexi n la velocidad de las ondas incidente y reflejada es igual Justifique su respuesta Reflexi n en Obst culo C ncavo Procedimientos 1 Ponga la mampara c ncava convexa en la cuba como se muestra en el dibudjo 2 Encienda el vibrador girando el potenci metro en sentido horario y en seguida en sentido contrario hasta obtener como m ximo dos vibraciones 3 Observe el comportamiento de las ondas incidente y reflejada en el obst culo c ncavo Qu se observa Reflexi n en Obst culo Convexo Procedimientos 1 Cambie la posici n de la mampara c ncava convexa 2 Encienda el vibrador girando el potenci metro en sentido horario y en seguida en sentido contrario hasta obtener como m ximo dos vibraciones 3 Observe el comportamiento de las ondas incidente y reflejada en el obst culo convexo Qu se observa 10 Refracci n de Onda Bidimensional Procedimientos 1 Fije el agitador plano fuente re
7. e tr pode Con la fuente de alimentaci n apagada gire el potenci metro hacia la izquierda tensi n cero Encienda la fuente observe la proyecci n y haga alg n eventual ajuste si es necesario Encienda el vibrador girando el potenci metro lentamente hasta obtener una frecuencia mediana de vibraci n Por qu la cresta es la regi n m s clara y el valle la m s oscura Aumente gradualmente la frecuencia de vibraci n La longitud de onda aument o disminuy es Las grandezas frecuencia y longitud de onda son directamente proporcionales inversamente proporcionales La velocidad de propagaci n es la misma en todas las direcciones Justifique su respuesta La velocidad de propagaci n depende de las grandezas frecuencia y longitud de onda Justifique su respuesta Reflexi n de una Onda en Obst culo Recto Procedimientos 1 Instale la mampara recta en la cuba como se muestra en el dibudjo 2 Con la punta de un bol grafo toque la superficie del l quido El toque de la punta del bol grafo sobre la superficie del l quido generar una onda transversal con frente de onda en forma de circunferencia que se propagar a lo largo de la superficie del agua Al alcanzar la mampara la onda va a sufrir una reflexi n 3 Observe el comportamiento de la onda incidente y de la onda reflejada 4 Repita el experimento algunas veces para entender bien el fen meno de reflexi n 5 Cambie el ngulo de incidencia d
8. es frecuencia de la fuente puntual __ mayor menor que la Repita los experimentos anteriores y comente acerca del efecto Doppler
9. l espacio entre las mamparas El fen meno de difracci n depende del tama o del espacio entre las dos mamparas Explique el comportamiento del fen meno de difracci n de acuerdo con la reducci n del espacio entre las mamparas Repita los experimentos anteriores y observe el comportamiento del fen meno de difracci n en relaci n a la longitud de onda y al espacio dejado entre las mamparas A qu conclusi n se llega 13 Interferencia de Ondas Bidimensionales con Dos Fuentes Puntuales Procedimientos 1 14 Con el mismo montaje de la experiencia anterior sustituya el agitador plano por el agitador doble Encienda el vibrador girando el potenci metro lentamente hasta obtener una frecuencia mediana Observe el fen meno de interferencia Ajuste la frecuencia de vibraci n para obtener en la proyecci n de la imagen de interferencia apenas dos l neas de interferencia destructiva Observe la l nea ventral central interferencia constructiva Observe la l nea nodal de primera orden interferencia destructiva Aumente la frecuencia para obtener m s l neas nodales y ventrales Observe la l nea ventral de primera orden interferencia constructiva Var e la longitud de onda y observe lo que sucede con el n mero de l neas nodales Repita los experimentos anteriores y observe el comportamiento del fen meno de interferencia A qu conclusi n se llega Efecto Doppler Procedimientos 1 Con el mism
10. n 2 orificios y tornillo de enmiendas ajuste gt 01 mesa de metal con patas en forma de H y 12 01 varilla hembra de 500mm T para apoyar la cuba y el espejo 13 01 varilla macho de 500mm 3 01 espejo reflector de 36x37cm en panel 14 01 varilla de 18cm para el vibrador articulable 01 varilla soporte de 42cm para el 4 01 fuente de luz con bombilla de 12V y 15 vibrador cables de conexi n RCA macho 16 01 base de tr pode 5 01 lente de 6cm y distancia focal de 17 02 mamparas derechas de 17cm 125mm con soporte pl stico y cable 18 02 mamparas izquierdas de 17cm 01 fuente de alimentaci n variable de 0 12V 01 mampara recta de 27cm para 6 CC 1 5A y salida fija de 12V 2A CA con 19 reflexi n protecci n contra cortocircuitos Tension 20 01 mampara c ncava convexa para reflexi n 110 220V mediante Interruptor selector 21 01 mampara de 3cm 7 01 cable doble para conexi n banana 22 01 agitador simple Sat 23 01 agitador doble 8 01 vibrador con control de frecuencia y 24 01 agitador plano de 29cm amplitud lico t ro 01 prensa plastica con varilla de 4cm para MA HOP ESO LE ACCO Elli lid 9 vibrador 26 01 unidad de almacenaje para accesorios 01 prensa pl stica con varilla de 9cm para de 40x50cm 2 fuente de luz INFORMACIONES GENERALES Fuente de Alimentaci n Fuente de alimentaci n con dos salidas bombilla y vibrador y protegidas por fusible y rel Ros DG 1 12V 1 5A Interruptor e indicador de encendido con LED
11. o montaje de la experiencia anterior sustituya el agitador doble por el agitador simple fuente puntual 2 Encienda el vibrador girando el potenci metro lentamente hasta obtener una frecuencia mediana y una frente de onda proyectada bien n tida 3 Deje el agitador simple vibrando en la superficie del agua generando frentes de ondas circulares Defina dos posiciones P1 y P2 en la cuba de tal modo que los puntos queden sim tricos en relaci n a la fuente puntual Fuente puntual y punto P2 ambos en reposo La frecuencia de vibraci n de la fuente es igual a la frecuencia de la onda llegando al punto P2 4 La fijaci n del cable del vibrador permite un leve ajuste que da condiciones de rotaci n permitiendo un movimiento de traslaci n de la fuente puntual 15 16 Gire lentamente el cable del vibrador para provocar un desplazamiento de la fuente puntual como se muestra en la foto anterior Fuente puntual que se aproxima del punto P2 que est en reposo Cuando la fuente puntual se aproxima del punto P2 en reposo la longitud de onda aumenta disminuye La frecuencia de la onda en el punto P2 es __ o o frecuencia emitida por la fuente puntual mayor menor que la Fuente puntual que se aleja del punto P1 que est en reposo Cuando la fuente puntual se aleja del punto P1 en reposo la longitud de onda A aumenta disminuye La frecuencia de la onda en el punto P1
12. tando gradualmente la frecuencia de vibraci n observando la proyecci n para ganar experiencia en la utilizaci n del equipo en lo que se refiere a la frecuencia de vibraci n y amplitud de onda Ajuste de la amplitud Si la amplitud de onda es muy peque a y la frecuencia de vibraci n tambi n la imagen proyectada no ser de buena calidad lo inverso tambi n es verdadero Ahora podemos cambiar la fuente puntual por el agitador plano frente de onda recta Antes de fijar el agitador plano hay que limpiarlo principalmente la parte que toca el agua Al tocar el agua 3mm de profundidad el agitador debe estar al mismo nivel en toda su extensi n Aumente gradualmente la frecuencia de vibraci n y observe la proyecci n Se notar que no es posible aumentar mucho la frecuencia para poder mantener una buena visi n del experimento Es importante observar tambi n la manera como las ondas atraviesan la cuba es decir si est n llegando inclinadas al otro lado Si un lado est llegando antes que el otro es porque la profundidad a ese lado es mayor entonces debemos una vez m s utilizar el ajuste fino del nivel de la cuba y repetir los procedimientos hasta obtener una buena imagen proyectada Esquema de Conexi n MOTOR FUENTE DE LUZ Adelante Atr s FONTS DE 1 12V 1 54 FUENTE DE ALIMENTACI N Montajes Generales Fuente de Luz Vibrador Montaje B sico Fuente de Luz Montaje formado por las piezas 01
13. verde alimentaci n para el vibrador variable de 0 a 12V CC 1 5A y protegido contra cortocircuitos alimentaci n para la bombilla de 12V CA 3A protegida con fusible de 2A interruptor 127 220 Atenci n al encender la fuente gire el potenci metro en sentido antihorario para que la tensi n sea nula Si se exige de la fuente una corriente superior a 1 5A CC provocado un cortocircuito la fuente se apagar autom ticamente debido a la actuaci n de un rel que enciende un LED rojo que protege la fuente y el equipo conectados a ella Para reactivar la fuente debemos deshacer el cortocircuito o la sobrecarga y ajustar la llave normalmente abierta detr s de la fuente apagando el LED rojo y encendiendo el LED verde Fuente Luminosa Fuente luminosa cil ndrica con 8cm de longitud y 50mm de di metro cable con 7 5cm de longitud y 0 95cm de di metro extensi n con 25cm de longitud y 0 95cm de di metro abrazadera y bombilla de 12V 21W con lente condensadora de 8di Accesorios Agitadores agitador plano agitador doble agitador simple Mamparas mampara recta mampara c ncava convexa mamparas izquierdas mamparas derechas mampara 3cm trapecio de acr lico Ajustes La cuba de ondas es un equipo utilizado para observar los fen menos de reflexi n refracci n difracci n interferencia y efecto Doppler en la superficie del agua Para reproducir estos fen menos debemos llenar la cuba de agua hasta
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