Stationary waves
26 Mar, 2011
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PDFIn tubes
PRESENTATION: the stationary waves in tubes are a well-known example of application to undulatory mechanics in music. The sound of a tuning fork in the open end of a tube with the other end closed by water generates a stationary wave for frequencies determined by interference between the reflected wave and the incident wave.
- A New Resonance Tube, Alan Bates, Phys. Teach. 55, 544 (2017)
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Se lle dicimos os alumnos de física de 2º de bacharelato que imos ver as ondas estacionarias (ondas onde certos puntos chamados nodos permanecen inmóbiles)seguramente pareceralles unha tarefa aburrida, pero con esta experiencia de ondas estacionarias en tubo de Kundt, o ser tan visual, a comprensión do termo será inmediata. Un bo exemplo é o seguinte vídeo onde o profesor amósalles unha experiencia similar
Vídeo para entender las ondas estacionarias, centrándonos en el caso de la suma de una onda armónica transversal con su reflejada. Esto implica que ambas contarán con igual amplitud, frecuencia y longitud de onda, pero sentido contrario.
A continuación expongo dos medios uno abierto y otro cerrado: Si se produce un sonido en el interior de una habitación, tendremos que el techo, las paredes y el suelo reflejan parte de las ondas emitidas y las devuelven hacia el foco. El aire de la habitación, por tanto, es un medio cerrado para la onda sonora, y se podrían producir ondas estacionarias. Sin embargo, si recubrimos las paredes, techo y suelo con material absorbente, no se producirían las reflexiones y en ese caso el aire de la habitación se consideraría medio abierto, haciendo imposible la aparición de ondas estacionarias.
En esta página web podemos encontrar algunas nociones básicas, adaptables para el currículum de Física y Química de ESO y Bachillerato, sobre las ondas estacionarias. Incluye algunas figuras para ayudar a la comprensión de los conceptos y una aplicación Flash para simular la creación de este tipo de ondas.
La física de ondas es un tema siempre sorprendente y que puede explicarse muchas veces utilizando la música como referencia, integrando de este modo dos conceptos aparentemente no relacionados como son la ciencia y el arte. Esta integración es muy importante para la motivación del alumnado, que puede observar que los conceptos que aprende no están aislados, sino que tienen relación con muchas cuestiones de su vida. En el siguiente enlace nos hablan de la relación entre la física y la música. Y en el siguiente vídeo también unen los dos conceptos.
El tubo de Kundt consiste en un cilindro largo y estrecho en el que se pueden generar sonidos si se hace vibrar la columna de aire de su interior. Una perturbación inicial hace propagarse una onda longitudinal que desplaza a las moléculas alrededor de su posición de equilibrio. Esto origina una variación de la presión a lo largo del tubo. Hay zonas donde hay compresión y otras en las que hay enrarecimiento. Dichas zonas forman patrones muy característicos y para visualizarlos se emplea polvo de corcho, aserrín o ánime que se distribuye lo más uniforme posible en el interior de un tubo. En este artículo “Experimentos sencillos de onda estacionaria en tubos” se proponen tres experiencias empleando materiales de bajo costo.