Universidad Militar Nueva Granada, Laboratorio No.12 de Física calor y ondas
Velocidad del sonido Integrantes: Lina Maria Vega, Vega, ngie Lorena !egura,"a#ila ndrea $elalca%ar,Maria &ose Garcia Laboratorio de 'ísica calor y ondas "a(ica I.
OBJETIVOS
Medir e)*eri#ental#ente la velocidad del sonido *or #edio de un tubo sonoro cerrado. II.
MARCO TEORICO
¿Qué es una onda sonora? es una onda longitudinal +ue necesita un #edio #aterial #aterial *ara su *ro*agacin *ro*agacin y estas actuaran actuaran en la #is#a #is#a direccin direccin en la +ue se *ro*aga la onda, si se *ro*aga en un #edio el-stico y continuo genera una variacin local de *resin y densidad las ondas sonoras son un ti*o de onda el-stica ¿Cuál es la relación relación enre enre la !recuenc !recuencia" ia" lon#iud lon#iud de onda $ %elocidad de &ro&a#ación del sonido? #ayor 'recuencia #enor longitud de onda y viceversa. ara ver de +u/ 'or#a 'or#a se relac relaciona ionan n consid consider ere#o e#oss una onda onda *eridica des*la%-ndose 0acia la derec0a. La distancia +ue recorre la onda de un instante a otro corres*onde a la longitud de onda L, *or lo +ue la relacin es: L 3 L' 3 c, donde c es la velocidad del sonido. "o#o "o#o ya #enci #enciona ona#os #os la veloci velocidad dad de *ro*ag *ro*agaci acin n del sonido no de*ende de la 'recuencia ni de la intensidad del #is#o sino de las características del #edio. 4n el aire su velocidad es de a*ro)i#ada#ente 1255 6#0 7 8 segundos *ara recorrer 1 6#. 4sta velocidad velocidad au#enta con la te#*eratura te#*eratura 5.19 5.19 gra grado do ", *ero *ero no ca#b ca#bia ia con con la *res *resi in. n. 4n los los lí+uidos es un *oco #ayor 1;;5 #s en el agua y #ayor a
La velocidad del sonido varía de*endiendo del #edio a trav/s del cual via(en las ondas sonoras. La de'inicin ter#odin-#ica de la velocidad del sonido, *ara cual+uier #edio, es a>3 ?d*d@A s, es decir la derivada *arcial de la *resin con res*ecto de la densidad a entro*ía constante.
La velocidad del sonido varía ta#bi/n ante los ca#bios de te#*eratura del #edio. 4sto se debe a +ue un au#ento de la te#*eratura se traduce en un au#ento de la 'recuencia con +ue se *rod *roduc ucen en las las inte intera racc ccio ione ness entr entree las las *art *artíc ícul ulas as +ue +ue trans*ortan la vibracin, y este au#ento de actividad 0ace au#entar la velocidad. ¿Qué es resonancia? 4s la tendencia de un siste#a a oscilar con #ayor a#*litud en algunas 'recuencias +ue en otros. Las 'recuencias en la +ue la a#*litud de la res*uesta es un #-)i#o relativo se conocen co#o 'recuencias de resonancia del siste#a, o 'recuencias de resonancia. estas 'recuencias, incluso *e+ueBas 'uer%as de conduccin *eridicas *ueden *roducir grandes oscilaciones de la a#*litud, debido a +ue el siste#a al#acena energía de vibracin.
La resonancia ocurre cuando un siste#a es ca*a% de al#acenar y trans'erir '-cil#ente la energía entre dos o #-s #odos de al#a al#ace cena na#i #ien ento to di'e di'ere rent ntes es.. !in !in e#ba e#barg rgo, o, 0ay 0ay algu alguna nass */rdidas de ciclo a ciclo, lla#ado a#ortiguador. a#ortiguador. "uando a#ort a#ortigu iguaci acin n es *e+ueB *e+ueBa, a, la 'recu 'recuenc encia ia de resona resonanci nciaa es a*ro)i#ada#ente igual a la 'recuencia natural del siste#a, +ue es una 'recuencia 'recuencia de las vibraciones vibraciones no 'or%ados 'or%ados.. lgunos lgunos siste#as tienen #
4l no#bre de onda estacionaria *roviene de la a*arente in#ovilidad de los nodos, siendo la distancia +ue se*ara dos nodos o dos vientres consecutivos igual a la #itad de la longitud de onda ?C2A de las ondas +ue inter'ieren. 4n el caso *articular de las ondas estacionarias en cuerdas, *uede considerarse +ue las ondas estacionarias no son ondas de *ro*agacin sino los distintos #odos de vibracin de la cuerda. sí, *ara una cuerda deter#inada, slo 0ay ciertas 'recuencias a las +ue se *roducen ondas estacionarias +ue se lla#an 'recuencias de resonancia. La #-s ba(a se deno#ina 'recuencia 'unda#ental o *ri#er ar#nico, y las de#-s son #
Universidad Militar Nueva Granada, Laboratorio No.12 de Física calor y ondas ;. III.
MATERIA)ES *MO+TAJE E,-ERIME+TA)
verigDe la te#*eratura en el laboratorio y calcule la velocidad del sonido terica y co#*are con el valor e)*eri#ental
ara esta *r-ctica son b-sicos los siguientes #ateriales: ubo de vidrio lleno de agua +ue *er#ita el desagDe y la llenada de #is#o. Generador de ondas Eia*asones con di'erentes 'recuencias arlantes gua •
• • • •
IV.
/ESCI-CIO+ 0E+ERA) /E )A -RACTICA
4n este e)*eri#ento se utili%a un tubo vertical, abierto *or el e)tre#o su*erior donde se colocara el *arlante o dia*asn vibrando a una 'recuencia deter#inada. 4l e)tre#o cerrado es la su*er'icie del agua +ue se *uede subir y ba(ar *ara variar la longitud del tubo y así encontrar los di'erentes estados resonantes ?untos de #-)i#a a#*li'icacin del sonidoA.
Hor+ue al subir o ba(ar el reci*iente #et-lico, se llena o desocu*a el tubo de vidrio : el reci*iente #et-lico es a'ectado *or *resiones, *or ende se llenaba o desocu*aba, se e(ercía un ca#bio de *resiones. V.
TAB)AS 1 2I03RAS
Eatos obtenidos en la *r-ctica, longitudes de onda y velocidades terica y e)*eri#ental. 1.
2.
Mida la distancia entre cada *ar de #arcas sucesivas y 0alle su *ro#edio. "on esta in'or#acin 0alle la longitud de onda y con el valor de la 'recuencia de la seBal calcule la velocidad del sonido. e*ita el *rocedi#iento con otros dia*asones con di'erente 'recuencia y reali%ando el #is#o *roceso anterior, calcule la velocidad del sonido *ara cada 'recuencia.
F?J A =12 955 55 152;
8.
alle el *ro#edio de velocidad del calculado y su desviacin estadística.
sonido
ʎ 1
5,K; 5,;2 ; 5,8 ; 5,2 2
ʎ 2
ʎ
7
7
5,;K 5,;1 K 7
7 7 7
ʎ t
5.K; 5,;; 5,;5 8 5,2 2
V .SONIDO F?JA
=
v.e)*er.
v.teori.
881,9# s 812.==# s 822,1=# s 2,51# s
8;8,K# s 8;8.K# s 8;8.K# s 8;8.K# s
ʎ f
Longitud de onda?#A
Universidad Militar Nueva Granada, Laboratorio No.12 de Física calor y ondas =12 955 55
• • •
152;
4.
L
ʎ
=
4
1.
Ar'ónico5
Eistancia: 7.
velocidad terica, solo +ue obvia#ente 0ay error *or+ue las longitudes de onda se #iden con la reaccin sonora de la *ersona cercana al tubo, cuando el sonido alcan%a su #ayor *otencia lo to#a#os co#o cresta.
Ar'ónico5
Eistancia: 6.
5,1K 5,15K L13.8 L2385.; L83=1.1 9,8
3 ʎ
L=
4
2.
5 ʎ
8.
Ar'ónico5
Eistancia:
L
VI.
=
4
;.
A+A)ISIS /E RES3)TA/OS
ode#os decir +ue #idiendo e)*eri#ental#ente la velocidad del sonido *or #edio de un tubo cerrado en un a#biente controlado *ode#os obtener +ue la longitud de onda es inversa#ente *ro*orcional a la 'recuencia, obteniendo unos *icos +ue 'ue lo +ue 0alla#os a lo largo de la *r-ctica
VII.
=. K. 9. .
A+A)ISIS /E ERRORES
. a *artir del resultado obtenido #ediante el c-lculo de error, *ode#os decir +ue los *icos escuc0ados en la *r-ctica, +ue agudi%aban el sonido , 'ueron relativa#ente acordes al resultado terico, la *ractica estuvo 0ec0a reduciendo al #íni#o errores siste#-ticos, aun así nos dio un resultado ba(o en todos los casos.
( valor teo− valor exp ) ∗100 ( valor teo) F?JA
4
=12
8.;
955 55
.5 K.2=
152;
18
VIII CO+C)3SIO+ES
La velocidad del sonido #edida e)*eri#ental#ente *or #odos de vibracin en un tubo cerrado, se acerca bastante a la
15.
R E2ERE+CES !4OP ay#ond, &eQett &o0n. Física *ara ciencias e ingeniería. Volu#en 1. 0o#son editores, se)ta edicin. 255=. !4!, Je#ans6y, Poung. Física universitaria, Volu#en 1. earson, ddison Oesley. Und/ci#a edicin. 255;. L4 !usan. Física, la naturale%a de las cosas. Volu#en 1. Internacional, 0o#son editores, 1. LN4 esse onald. Física universitaria, Volu#en 1. 0o#son editores. 2552.
0tt*:QQQ1.u*r0.edulab'isi#anual1st25art 254)*eri#ent2515.*d' 0tt*s:QQQ.dro*bo).co#sat=;QK%uua'd*0Veloci dadEel!onido.*d'dl35 FI!I" N4. ?s.'.A. ecu*erado el 251= de abril de 29,0tt*:QQQ.'isicanet.co#.ar'isicasonidoa*52Ron dasRsonoras.*0* Go#e%, E. ?s.'.A. co#o calcular la densidad. ecu*erado el 251= de abrirl de 2, de 0tt*:QQQ.e0oQenes*anol.co#calcular7densidad7 basada7te#*eratura7co#oR1;119 (unta de andalucia. ?s.'.A. ecu*erado el 29 de 5; de 251=, de 0tt*:QQQ.(untadeandalucia.esaverroesies#ateoale #an#usicaondaRsonora.0t# Maggiolo, E. ?s.'.A. ro*agacion del sonido. ecu*erado el 251= de abril de 29, de 0tt*:QQQ.eu#us.edu.uydocentes#aggioloacua*u *r*.0t#l
Universidad Militar Nueva Granada, Laboratorio No.12 de Física calor y ondas
