Cultura y ciencia

Experimentos con ondas mecánicas

Escrito por j.t. barett | Traducido por juliana star
Experimentos con ondas mecánicas

Las ondas mecánicas necesitan un medio como el agua, por ejemplo.

Photos.com/Photos.com/Getty Images

Las ondas mecánicas son impulsos de energía que se mueven a través de una sustancia. Éstas doblan o comprimen objetos momentáneamente al pasar a través de ellos. Los sólidos, líquidos y gases pueden transportar ondas mecánicas, pero el vacío las detiene en seco. Algunos ejemplos de este tipo de ondas son los terremotos, el sonido y las olas del océano. Los experimentos pueden mostrar fácilmente cómo funcionan las ondas mecánicas, la diferencia entre las ondas transversales y longitudinales y el efecto que tiene la tensión sobre ellas.

Onda de impulso

Ata una cuerda firmemente a un objeto resistente pegado en una pared, por ejemplo una barandilla. Sostén la cuerda y aléjate de la pared hasta que la cuerda tenga solamente una ligera holgura. Sacude esta última con fuerza arriba y abajo, como al restallar un látigo. Observa que una onda viaja a través de la cuerda desde tu mano hasta la pared y de regreso. La pared sólida "refleja" la onda de vuelta hacia ti. Si observas cuidadosamente, la onda que se mueve hacia ti es una imagen invertida o reflejada de la onda que enviaste. De acuerdo con la tercera ley del movimiento de Newton, cuando la onda llega a la pared, esta última debe responder tirando hacia atrás en la dirección opuesta. Esta reacción produce la onda de retorno invertida.

Onda estacionaria

Amarra una cuerda entre dos objetos resistentes y deja un poco de holgura. Si mueves la cuerda hacia arriba y abajo varias veces las ondas viajarán de ida y vuelta entre los dos objetos. Intenta moviendo la cuerda más rápido y más lento. En algún momento verás una forma de onda estacionaria, que se ve como si no se moviera. La longitud de la onda es una simple fracción de la distancia entre los dos objetos. Por ejemplo, si ves una onda estacionaria con un pico y un valle, la longitud de onda es la misma que la distancia entre los objetos. Si ves dos picos y dos valles, la longitud de onda es la mitad de la distancia. Mientras más rápido muevas la cuerda más ondas estacionarias verás.

Tensión

Corta una banda de goma larga para crear una tira en vez de un bucle. Jala la banda de goma entre tus dedos hasta que la holgura desaparezca. Tira de la banda de goma y observa su lenta vibración. Jálala con más fuerza y tira de ella de nuevo. Observa que vibra más rápidamente. Mientras mayor sea la tensión de la banda, más rápido vibrará.

Onda de compresión

Coloca un resorte 'Slinky' en un suelo duro y estíralo con la ayuda de un acompañante. Si mueves el resorte de lado a lado obtendrás una onda transversal, como en el caso de la cuerda. Si empujas el resorte rápidamente y lo jalas de nuevo, crearás una onda de compresión. Esta no mueve el resorte lateralmente, en vez de eso envía una onda hacia adelante a lo largo de su longitud, comprimiendo algunas espirales y estirando otras. Al igual que con la onda transversal, la de compresión se refleja de vuelta hacia ti cuando llega al extremo opuesto. El sonido se compone de ondas de compresión que se originan cuando las moléculas se comprimen y expanden a través del aire.

Campana en el vacío

Consigue un aparato "campana en el vacío", una batería de linterna de 6 voltios y una bomba de vacío. Asegúrate de que la tapa de la jarra que contenga la campana esté atornillada firmemente. Conecta la batería a la campana brevemente y escucharás esta última timbrando con fuerza. Conecta la bomba de vacío a una manguera y esta última a la conexión de vacío del frasco. Enciende la bomba y conecta la campana a la batería nuevamente. A medida que la bomba succione el aire de la jarra, el timbre de la campana se volverá más tenue hasta que apenas puedas escucharlo. Puedes ver el badajo golpeando la campana. Desconecta la manguera y apaga la bomba. A medida que el aire regrese volverás a escuchar la campana de nuevo. Las ondas mecánicas como el sonido necesitan un medio a través del que puedan viajar. Retira el medio, que es el aire, y el sonido desaparecerá.

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