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Ondas estacionarias

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ID:(1888, 0)



Mecanismos

Iframe

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Código
Concepto

Mecanismos

ID:(15572, 0)



Analogía posición y tiempo

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ID:(14182, 0)



Condiciones de borde

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La solución a la ecuación de onda

\displaystyle\frac{\partial^2 u}{\partial t^2}= c ^2\displaystyle\frac{\partial^2 u}{\partial x^2}



es de la forma

z = z_0 e^{ i( k s - \omega t )}



pero debe cumplir las condiciones de borde libre o fijo. En el caso de borde

- libre la onda se puede desplazar pero no tiene apoyo por lo que la tensión y con ello la deformación deben ser nulas.
- fijo la onda no se puede desplazar pero si puede generar tensión y con ello deformación

En forma gráfica se tiene

ID:(14186, 0)



Ondas estacionarias

Imagen

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La ecuación



significa que existen dos soluciones

\omega = \pm c k



por lo que la solución es de la forma

x_0 e^{ikx}(e^{i\omega t)}+e^{-i\omega t})



o con la relación de Euler la parte real es

2x_0 \cos(kx)\cos(\omega t)



En otras palabras una función de la posición oscila en el mismo lugar sin desplazarse:

Esto se denomina una onda estacionaria.

ID:(14205, 0)



Modos de la solución

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Las condiciones de borde permiten soluciones que tienen mas nodos como se ve en el ejemplo fijo-libre

ID:(14190, 0)



Modelo

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Parámetros

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS

Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS

Cálculos


Primero, seleccione la ecuación: a , luego, seleccione la variable: a
z = z_0 * exp( %i *( k * s - omega * t ))@DIF( u , t , 2) = c ^2*@DIF( u , x , 2)

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Variable Dado Calcule Objetivo : Ecuación A utilizar
z = z_0 * exp( %i *( k * s - omega * t ))@DIF( u , t , 2) = c ^2*@DIF( u , x , 2)




Ecuaciones

#
Ecuación

z = z_0 e^{ i( k s - \omega t )}

z = z_0 * exp( %i *( k * s - omega * t ))


\displaystyle\frac{\partial^2 u}{\partial t^2}= c ^2\displaystyle\frac{\partial^2 u}{\partial x^2}

@DIF( u , t , 2) = c ^2*@DIF( u , x , 2)

ID:(15583, 0)



Ecuación de onda

Ecuación

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La ecuación de movimiento

\displaystyle\frac{\partial^2 u_i}{\partial t^2}=\displaystyle\frac{ E }{ \rho }\displaystyle\frac{\partial^2 u_i}{\partial x^2}



con la relación

c ^2 = \displaystyle\frac{ E }{ \rho }



representa la ecuación de onda del solido

\displaystyle\frac{\partial^2 u}{\partial t^2}= c ^2\displaystyle\frac{\partial^2 u}{\partial x^2}

@DIF( u , t , 2) = c ^2*@DIF( u , x , 2) z = z_0 * exp( %i *( k * s - omega * t ))

ID:(14180, 0)



Solución general de la ecuación de onda

Ecuación

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La solución general de la ecuación de onda

\displaystyle\frac{\partial^2 u}{\partial t^2}= c ^2\displaystyle\frac{\partial^2 u}{\partial x^2}



se puede escribir en el espacio complejo como

z = z_0 e^{ i( k s - \omega t )}

ID:(14187, 0)