Resonancia Acustica 2q5159

UNIVERSIDAD ESTATAL PENÍNSULA DE SANTA ELENA FACULTAD DE SISTEMAS Y TELECOMUNICACIONES ESCUELA DE ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES PROYECTO DE FISICA

EXPERIMENTO SOBRE RESONANCIA

INTEGRANTES Cristhian Muñoz Daniel Quishpe Zully Tumbaco Reyes

OBJETIVO GENERAL

Observar cómo actúan las ondas frente a un material utilizando diferentes tipos de frecuencias para demostrar el fenómeno físico llamado Resonancia.

¿QUIÉN FUE ERNST CHLADNI? Fue el primero en realizar esta experiencia.

Fue un físico alemán de origen húngaro, a quien se considera fundador de la acústica moderna. Chladni se especializó en el estudio de los sonidos; investigó las vibraciones torsionales de las varillas y las longitudinales de cuerdas. Son notables también sus estudios sobre la vibración de las placas, que le condujeron al descubrimiento de las llamadas figuras acústicas que llevan su nombre.

FIGURAS DE CHLADNI

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Se denominan figuras de Chladni a los patrones formados por una sustancia granular sobre una superficie plana vibrando en un modo propio.

LAS PLACAS DE CHLADNI

 El experimento de las placas de Chladni, es una experiencia que permite visualizar ondas sonoras sobre un material.

Por medio de su experimento, Chladni pudo medir la velocidad del sonido, el dividía la frecuencia por la longitud de onda, igual al doble de la distancia entre dos nodos o dos vientres consecutivos de una onda estacionaria.

TEORIA:

¿QUE ES RESONANCIA?

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Le llamamos resonancia a la vibración que se produce cuando un objeto vibra a la misma frecuencia del otro.

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Hay que tener en cuenta que la resonancia también se produce cuando una frecuencia es múltiplo de la otra.

Para que exista el fenómeno de la resonancia se necesita de: • De un sistema elástico que posea frecuencias naturales de vibración. • De una fuerza exterior de tipo periódico que intervenga sobre el sistema elástico. • De que exista igualdad entre las frecuencias generadas por los objetos. por ejemplo

Las ventanas de un auto vibran cuando un camión pasa muy cerca.

Romper una copa con la voz, ya que esta golpea la copa y hace que vibren en resonancia.

FORMULAS APLICADAS 

Para conocer algunos de los aspectos más notables del fenómeno llamado resonancia es importante desarrollar un estudio de un sistema sencillo como es el del Movimiento Armónico Simple (M.A.S) en la que se estudiara una masa m unida a un resorte de constante elástica k. Aunque sea sencillo también se suelen presentar casos muy complejos. 2da ley de Newton

posición en función del tiempo en un movimiento armónico simple

frecuencia angular que el estado moviendo la masa

con la estará

Analicemos ahora un caso diferente, un sistema oscilador forzado. Para ello se le coloca sobre la masa una amplitud F, con frecuencia angular ω que actúa en dirección contraria al eje de resorte.

Fuerza total que interviene sobre la masa m

Despejar el valor la amplitud (A)

Lo cual produce que la 2da ley de Newton tome la siguiente forma

  reemplaza este valor se en la anterior relación

Segunda derivada respecto al tiempo.

con

Observamos que cuando ω tiende a ω_0, el valor absoluto de la amplitud A tiende a infinito. En este escenario en el que el sistema tiende a oscilar con una máxima amplitud, se dice que el sistema entrara en un estado de Resonancia.

  El valor de la amplitud cambiara y dará como resultado valores negativos, y para evitar este comportamiento se introduce en la solución propuesta un ángulo de fase   (9) Si suponemos que la fuerza de fricción es directamente proporcional a la velocidad de la masa, la segunda ley de newton será de la siguiente forma.

La cual b es una constante de proporcionalidad, y la amplitud quedará de la siguiente manera.

CONCEPTOS UTILIZADOS Frecuencia

Segunda ley de Newton

Velocidad de Vibración Movimiento Armónico Simple (M.A.S)

Onda Amplitud Oscilación

 AVANCES TECNOLÓGICOS

 Aplicaciones actuales:  La resonancia se emplea a la hora de diseñar y construir estructuras civiles, maquinaria y en algunas ocasiones, circuitos electrónicos y en aplicaciones médicas.  En resonancia el uso ultrasonidos es utilizado habitualmente en aplicaciones industriales (medición de distancias, caracterización interna de materiales,). También se emplean equipos de ultrasonidos en ingeniería civil, para detectar posibles anomalías y en medicina (ecografía, fisioterapia, ultrasonoterapia).

APLICACIÓN EN EL CAMPO MEDICO Un ejemplo de resonancia es el uso del ultrasonido como son los dispositivos tales como el Doppler fetal, el cual utiliza ondas de ultrasonido de entre 2 a 3 MHz para detectar la frecuencia cardíaca fetal dentro del vientre materno.

APLICACIÓN EN INGENIERIA CIVIL: Específicamente hablando del tratamiento de construcciones (como los puentes), la importancia de tener en cuenta este fenómeno desde la fase de diseño radica en que se garantiza protección a la construcción ante vibraciones indeseadas, como las producidas por terremotos y tránsito de vehículos automotores, entre otras causas, que puedan causar daños parciales o totales tanto a la estructura como a los seres humanos que hacen uso de esta.

APLICACIONES PARA EL FUTURO

WITRICIDAD:

LEVITACION:

En vez de utilizar la resonancia acústica, la WiTricidad se aprovecha de la resonancia de ondas electromagnéticas de muy baja frecuencia.

Un grupo de investigadores de la universidad de Tokio hicieron flotar objetos en perfecta formación usando el sonido. Desafiaron a la gravedad gracias al poder de las ondas ultrasónicas. lo novedoso es la posibilidad de mover esos objetos en tres dimensiones.

En un año o dos podremos comprar ordenadores portátiles, tabletas, teléfonos móviles, televisores y otros dispositivos electrónicos de consumo que tampoco requerirán cable alguno.

CONCLUSIÓN En conclusión para que exista resonancia deben coincidir las frecuencias, para que exista una vibración, también se debe considerar que existe resonancia cuando se emite un sonido y choca en algún material lo cual la onda viajara por este y llegara a sus extremos lo cual hará que rebote y regrese al centro, por ende el sonido que se emite y el que llega chocara y ya que son de la misma frecuencia su tono aumentara y provocará resonancia