Acerca de este experimento
Examina los patrones naturales de vibración de una cuerda tensa. Selecciona un armónico, cambia la tensión, la longitud o la masa por unidad de longitud y observa cómo cambia la frecuencia. Los puntos naranjas indican nodos que permanecen inmóviles; los puntos verdes indican vientres con desplazamiento máximo. La reproducción se realiza a una velocidad lenta fija para que puedas estudiar la forma incluso cuando la vibración real sería demasiado rápida para verla.
Objetivos de aprendizaje
- Identifica los nodos y los vientres de una onda estacionaria con extremos fijos
- Relaciona el número de armónico con la longitud de onda y la frecuencia natural
- Predice cómo cambian la frecuencia la tensión, la longitud y la densidad lineal de masa
Cómo usarlo
- 1Selecciona el primer armónico y usa «Paso» para observar una oscilación completa.
- 2Compara los armónicos 1, 2 y 3. Cuenta los nodos, incluidos los extremos.
- 3Mantén fijo el armónico y cuadruplica la tensión. Compara las frecuencias.
- 4Duplica la longitud y luego compara la longitud de onda y la frecuencia con los valores originales.
El modelo
Supuestos
- La cuerda es uniforme, flexible y está sometida a una tensión constante. Ambos extremos están fijos.
- Los desplazamientos obedecen la ecuación lineal de ondas para pequeñas pendientes. Se ignoran la rigidez a la flexión y la amortiguación.
- Solo se excita el modo natural seleccionado. No se simulan ningún excitador externo, ancho de banda de resonancia ni armónicos mezclados.
- La amplitud mostrada se amplía para que sea visible; la reproducción se mantiene fija en 0,5 ciclos por segundo, independientemente de la frecuencia física.
Pruébalo en clase
- Q1¿Cuántos vientres y nodos tiene el cuarto armónico?
- Q2¿Qué cambio en la tensión duplica la frecuencia sin cambiar la longitud de onda?
- Q3¿Por qué los extremos siguen siendo nodos en todos los armónicos?
Preguntas frecuentes
¿Por qué aumentar la tensión no hace que la animación mostrada vaya más rápido?
La reproducción se mantiene deliberadamente a una velocidad lenta para facilitar la observación. Los cambios en la tensión modifican la frecuencia física calculada que se muestra en la lectura.
¿Una onda estacionaria está inmóvil en todas partes?
No. Los nodos permanecen en desplazamiento cero, pero otros puntos oscilan. La envolvente y las posiciones de los nodos permanecen estacionarias.