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Potencia media de onda en cuerda

Una onda con 0,05 kg/m, 20 m/s, 10 rad/s y 0,02 m de amplitud transporta 0,02 W a lo largo de la cuerda. Introduzca los cuatro valores de su onda y vea la potencia media, con cada término al cuadrado a la vista. Gratis en su navegador.

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Si escribe
Densidad lineal
0,05
Velocidad de la onda
20
Frecuencia angular
10
Amplitud
0,02
Obtiene
Omega cuadrado (ω²)
100
Amplitud al cuadrado
0,0004
Potencia media
0,02
Unidad de potencia media
W

Una onda sinusoidal que viaja por una cuerda tensa transporta energía a un ritmo medio constante determinado por la masa lineal de la cuerda, la velocidad de propagación, la rapidez con que oscilan las partículas y la amplitud del desplazamiento transversal. Estudiantes de física, diseñadores de instrumentos y scripts de laboratorio necesitan esa potencia media sin rederivar cada vez el producto de densidad lineal, velocidad de onda, frecuencia angular al cuadrado y amplitud al cuadrado. Esta calculadora de potencia media de onda en cuerda acepta μ, v, ω y A en unidades SI, evalúa P_avg igual a un medio de μ por v por ω al cuadrado por A al cuadrado, y devuelve el resultado en vatios con cuadrados intermedios y pasos transparentes.

Qué significa la potencia media de una onda en una cuerda

Cuando una onda transversal sinusoidal continua viaja por una cuerda ideal tensa, cada segmento del medio oscila perpendicular a la dirección de propagación y realiza trabajo sobre el segmento vecino. La potencia instantánea fluctúa dos veces por ciclo como producto de la fuerza transversal y la velocidad transversal, pero el promedio temporal en un período es constante para una onda estacionaria en régimen.

La mecánica ondulatoria estándar deriva esa potencia media como un medio de la densidad lineal de masa μ por la velocidad de onda v por el cuadrado de la frecuencia angular ω por el cuadrado de la amplitud A: P_avg = ½ μ v ω² A², con unidades SI kilogramos por metro, metros por segundo, radianes por segundo y metros, dando vatios. El factor un medio proviene de promediar sin² o cos² en un período completo.

Duplicar la amplitud multiplica la potencia media por cuatro porque A aparece al cuadrado; duplicar ω también multiplica la potencia por cuatro; duplicar μ o v multiplica la potencia por dos. La fórmula asume una cuerda ideal no dispersiva con tensión constante y sin amortiguamiento, de modo que la forma y la amplitud de la onda no cambian con la distancia: exactamente el modelo de los cursos introductorios e intermedios de física cuando piden la potencia media transmitida por una onda en una cuerda.

Comprobaciones en aula y deberes

Permita que el alumnado envíe μ, v, ω y A de una onda sinusoidal en cuerda y verifique P_avg = ½ μ v ω² A² frente a los ejemplos resueltos del libro.

Calificación automática de exámenes y LMS

Califique ítems de potencia media con un oráculo determinista que rechace densidad lineal no positiva y velocidad, frecuencia o amplitud negativas.

Cuadernos de instrumentos y laboratorio

Estime el transporte medio de energía a lo largo de cuerdas excitadas en scripts de diseño sin importar una biblioteca completa de mecánica ondulatoria.

¿Cuál es la fórmula de la potencia media de una onda en una cuerda?

P_avg = ½ μ v ω² A², donde μ es la densidad lineal de masa (kg/m), v la velocidad de onda (m/s), ω la frecuencia angular (rad/s) y A la amplitud (m). El resultado se expresa en vatios.

¿Qué ocurre si la amplitud o la velocidad de onda son cero?

Amplitud, frecuencia angular o velocidad de onda nulas significan que no se transmite energía media; es física válida, no un error.

¿Por qué la densidad lineal debe ser positiva?

Una cuerda con masa por longitud no positiva no es física en este modelo.

¿Qué potencia transporta una onda con 0,05 kg/m, 20 m/s, 10 rad/s y 0,02 m?

0,02 W. La frecuencia angular al cuadrado es 100 y la amplitud al cuadrado, 0,0004; la mitad del producto de la densidad lineal, la velocidad y esos dos cuadrados da la potencia media.

¿Qué pasa con la potencia si duplico la amplitud?

Se multiplica por cuatro, porque la amplitud entra al cuadrado. Duplicar la frecuencia angular también la cuadruplica, mientras que duplicar la densidad lineal o la velocidad de la onda solo la duplica.

Todo lo de esta página está disponible por programación. Esta sección es para equipos que quieren integrarlo en sus sistemas; el resto puede usar la herramienta de arriba sin más.

POSThttps://api.kit.forhosting.com/optics/string-wave-average-power

¿Prefiere automatizarlo? Un POST autenticado crea la tarea; el resultado llega por webhook o enlace firmado. La misma capacidad también se ejecuta aquí en la web, por email y desde Telegram — y pronto también desde nuestra app.

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/optics/string-wave-average-power \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"linear_density":0.05,"wave_speed":20,"angular_frequency":10,"amplitude":0.02}'
{
  "linear_density": 0.05,
  "wave_speed": 20,
  "angular_frequency": 10,
  "amplitude": 0.02
}
{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "optics.string_wave_average_power",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

La API es asíncrona: la llamada devuelve un task_id al instante y el resultado llega por webhook. El polling está limitado a 1 req/s por tarea.

Por solicitud$0.002

Precio publicado — sin tokens ni créditos inventados. Una tarea fallida no se cobra.

HTTPCódigoSignificado
401unauthorizedAPI key ausente o inválida.
402insufficient_balanceEl saldo no cubre el precio de la tarea.
404unknown_typeEl tipo de tarea no existe.
429rate_limitedDemasiadas peticiones. Use el webhook en vez de sondear.

Velocidad de onda, frecuencia angular o amplitud nulas dan correctamente potencia media cero; valores negativos no físicos y densidad lineal no positiva fallan con invalid_input en lugar de un NaN silencioso.

Qué significa la potencia media de una onda en una cuerda

Magnitudes relacionadas como la velocidad a partir de la tensión y la densidad lineal (v = √(T/μ)) o la frecuencia a partir de la angular (f = ω/(2π)) son entradas separadas que usted suministra o calcula en otro sitio; este endpoint se centra solo en el transporte medio de energía una vez conocidos μ, v, ω y A.

Contrato de entrada, forma de la respuesta y validación

Envíe un cuerpo JSON con cuatro números finitos obligatorios: linear_density (μ en kg/m, estrictamente positiva), wave_speed (v en m/s, no negativa), angular_frequency (ω en rad/s, no negativa) y amplitude (A en m, no negativa). Cada campo puede llegar como número JSON o como cadena numérica; se aceptan alias como mu, v, omega y A. Campos ausentes, valores no finitos, cadenas vacías y valores absolutos superiores a 1e12 fallan con invalid_input indicando el campo. Si linear_density es cero o negativa, el manejador rechaza la petición porque una masa por longitud no positiva no es física en este modelo de cuerda. wave_speed, angular_frequency o amplitude negativas se rechazan igual; use magnitudes no negativas como en los libros de texto. En caso de éxito el cuerpo devuelve las entradas limpias, omega_squared y amplitude_squared para inspección, average_power en vatios, average_power_unit igual a W, la cadena de fórmula P_avg = (1/2) · μ · v · ω² · A², una etiqueta corta de modelo, un mensaje legible y un array ordenado de steps que puede mostrar junto a la respuesta. Ejemplo: μ igual a 0.05 kg/m, v igual a 20 m/s, ω igual a 10 rad/s y A igual a 0.02 m produce ω² igual a 100, A² igual a 0.0004 y P_avg igual a 0.02 W. v, ω o A nulos devuelven average_power de cero con un mensaje claro en lugar de un error, coherente con la física de que una oscilación nula o estacionaria no transporta energía media. La validación fallida no se factura; las llamadas correctas usan el precio base publicado $0.002.

Dónde aporta valor una API de potencia de onda en cuerda

Aulas y plataformas de tutoría usan una calculadora de potencia media de onda en cuerda para que el alumnado compruebe deberes a partir de densidad lineal, velocidad de onda, frecuencia angular y amplitud sin multiplicar a mano mal los términos al cuadrado. Scripts de laboratorio que impulsan una cuerda con amplitud de oscilador conocida y miden la velocidad pueden registrar la potencia media transmitida para límites de seguridad en excitación continua. Mantenga las peticiones pequeñas, fije el resultado en vatios redondeado en las pruebas y obtendrá potencia media reproducible para deberes, plugins LMS y workers en el borde sin montar infraestructura propia de simulación de ondas. Los generadores de exámenes necesitan un oráculo determinista que rechace amplitud negativa o μ no positiva como invalid_input en lugar de inventar un valor en vatios. Los cuadernos de diseño de guitarra y piano estiman a menudo el flujo medio de energía a lo largo de un tramo de cuerda al comparar tensión, calibre y frecuencia de excitación; llamar a una API parse pequeña evita arrastrar una caja de herramientas simbólica completa por cuatro números. Como la implementación es parse pura de nivel A, cada llamada correcta cuesta $0.002 sin tokens de modelo ni red de salida.

¿Qué entradas necesita la calculadora de potencia media de onda en cuerda?

Cuatro números finitos: linear_density (μ > 0), wave_speed (v ≥ 0), angular_frequency (ω ≥ 0) y amplitude (A ≥ 0). Se aceptan alias como mu, v, omega y A.

¿Cuánto cuesta la calculadora de potencia media de onda en cuerda?

La herramienta en el navegador es gratuita. Las peticiones API usan saldo prepago de KIT a $0.002 por llamada correcta; la entrada inválida no se factura.

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