Informe de Fisica (2)

UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA TECNOLÓGICA DE LIMA SUR

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

INFORME III “ONDAS DE SONIDOS”

Integrantes: Bolívar Villegas, Leonardo Condori Álvarez, Yenifer Flores Ramos, José Antonio Huaita Callo, Nel Parra Martínez, Frank Denys Pillco Torres, José Rojas Vicuña, Luis Enrique

Docente: Cañote Fajardo, Percy Víctor Lima, 08 de Noviembre del 2017

INFORME DE LABORATORIO FISICA II

INDICE INTRODUCCION ........................................................................................................... 3 OBJETIVOS .................................................................................................................... 4 MARCO TEORICO ........................................................................................................ 5 MATERIALE MATERIALES S ................................................................................................................ 6 PAUTAS PAUTAS ........................................................................................................................... 7 PROCEDIMIENTO ........................................................................................................ 8 REPORTE REPORTE DE LABORATORI LABORATORIO O ..................................................................................10 CUESTIONARI CUESTIONARIO O ..........................................................................................................13 CONCLUSIONE CONCLUSIONES S Y RECOMENDACI RECOMENDACIONES ONES .............................................................15 ANEXO ANEXO ...........................................................................................................................16 BIBLIOGRAFI BIBLIOGRAFIA A ............................................................................................................20

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INTRODUCCIÓN

Una onda es una perturbación que se propaga transfiriendo energía y cantidad de movimiento; Y a esta transferencia se le considera una transferencia de información. Existe una gran variedad de medios en la cual se propagan las ondas como por ejemplo el aire, el agua, por medio de un material entre otros. Según la clasificación de las ondas por el medio de propagación se encuentran las ondas mecánicas las cuales son alteraciones tensionales que se propagan a lo largo de un medio material, algunos ejemplos de ondas mecánicas son las ondas sonoras, las ondas de cuerda, ondas de torsión, entre otras. Dependiendo de las características o el comportamiento de las ondas se producen los fenómenos ondulatorios como la superposición de ondas, la reflexión y transmisión y la interferencia. Cada una de las ondas se describe en una función tanto de la posición como del tiempo y esta función es verificada en la ecuación de ondas. La finalidad de este informe es poder determinar las frecuencias de las ondas sonoras, las velocidades de sonidos utilizados utilizados en cada uno uno de los experimentos experimentos realizados y poder determinar si las relaciones en la teoría concuerdan con la práctica, entre otros.

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OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES - Analizar experimentalmente la transmisión de las partículas de ondas del sonido producidos por la vibración de un medio material, durante un periodo per iodo de tiempo.

OBJETIVOS ESPECIFICOS - Analizar la perturbación generada en varios medios a causa de la vibración por resonancia del cuerpo. - Definir el medio de propagación de las ondas sonoras para diversas pruebas de cálculo en el área del laboratorio. - Determinar la relación entre la longitud de onda sonora y frecuencia del sonido producido en resonancia por el material de tubo PVC.

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MARCO TEORICO Una onda sonora es una onda longitudinal que transmite lo que se asocia con sonido. Si se propaga en un medio elástico y continuo genera una variación local de presión pres ión o densidad, que se transmite en forma de onda esférica periódica o cuasiperiódica. Mecánicamente las ondas sonoras son un tipo de onda elástica. Tales ondas, comprendidas en el intervalo de frecuencia de entre 20 y 20.000 vibraciones por segundo, se denominan para simplificar ondas sonoras que son audibles por el oído humano. Medidas efectuadas con las ondas sonoras indican que las máximas variaciones de presión en los sonidos más fuertes que puede tolerar el oído son del orden de 280 dinas/cm² (por encima y por debajo de la presión atmosférica, que es, aproximadamente, de 1.000.000 dinas/cm²). La elongación máxima correspondiente, para una frecuencia de 1000 vibraciones por segundo, es sensiblemente igual a la milésima de centímetro. Las amplitudes de la elongación, aun para los sonidos más fuertes, son, por lo tanto, extraordinariamente pequeñas. En el experimento se determinara la frecuencia del sonido utilizando diapasón a diferentes distancias de la fuentes del sonido con escalas y datos diferentes también determinaremos la intensidad del sonido utilizando como medio el agua con las diapasones, obteniendo datos para comparar y analizar las propiedades del medio y como también se propaga .

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MATERIALES Juego de Diapasones Un diapasón es un dispositivo metálico (generalmente acero) con forma de horquilla, utilizado principalmente como referencia para afinación de instrumentos musicales. Cajas de resonancia La caja de resonancia es una parte primordial de la gran mayoría de instrumentos acústicos, principalmente de cuerda y percusión, que tiene la finalidad de amplificar o modular un sonido Martillo El martillo es una herramienta de percusión utilizada para golpear directa o indirectamente1 una pieza, causando su desplazamiento Interface 3B Netlog El 3B NETlog™se puede utilizar como

interface para el registro de valores de medida con enlace a un computador Sensor de Sonido Analiza y identifica diferentes sonidos y es un medio de análisis de la computadora

Cubetas de vidrio. Para fines del experimento como un contenedor de agua para utilizarlo como un sistema y medio.

Tubos PVC A fin de hacer sentir el sonido del diapasón por las paredes del tubo

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PAUTAS ANTES Preparar los materiales que utilizaremos en el laboratorio de ondas sonoras

Tomar nota de ciertas características y resultados obtenidos en los experimentos para el reporte e informe correspondiente. correspo ndiente.

Calibrado de instrumentos de medida (3B Netlog, Sensor de Sonido, regla, cronometro)

En cada uno de los pasos siguientes realice el ajuste de curvas y el análisis Correspondiente, utilizando en software 3B NetLab.

Después Realizar análisis de valores obtenidos en experimentación. Realizar cálculos matemáticos considerando los valores obtenidos. Realizar confrontación de cálculos teóricos y prácticos

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PROCEDIMIENTO

Medir la frecuencia del sonido

Conecte el sensor de sonido a la interface y encienda el computador.

Utilizando el diapasón de 512 Hz, y una escala de 20 ms y 1000 datos en el software 3B NetLab realice una lectura de datos para diferentes distancias de

Repita el paso anterior utilizando el diapasón de 384 Hz, 320 y 256 Hz.

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Velocidad del sonido Llene con agua el recipiente, sumerja el tubo de PVC hasta dejar unos 5 centímetros libre.

Utilizando el diapasón de 512 Hz produzca sonidos intensos en el extremo libre del tubo, suba lentamente el tubo hasta detectar que la intensidad del sonido que sale de esta, sea máxima (primer modo). Mida la longitud del tubo que se encuentra fuera del agua, repita 4 veces más y anote sus resultados en la tabla 2.

Siga produciendo sonidos intensos con el diapasón y siga aumentando la longitud libre del tubo para encontrar el segundo modo (segundo punto donde la intensidad del sonido es máxima). Mida la longitud del tubo que se encuentra fuera del agua, repita 4 veces más y anote sus resultados en la Tabla 2.

Repita los pasos 5 y 6 utilizando el diapasón de 384 Hz y llene la tabla 2.

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REPORTE DE LABORATORIO 1. Con los datos ajustados obtenidos en los procedimientos 2 y 3, completa la siguiente tabla

F (Hz) teórico Ɛ ( ,t)

Diapasón 1 512

-0.0573 sen (3217.4t+0.3927) W (rad/s) 3217.4 F (Hz) 512.07 T (s) Exp. 1.95 x 10−3 Error (%) 0.01

Diapasón 2 384

Diapasón 3 320

Diapasón 4 256

-0.1417 sen (2412.6t+2.0269) 2412.6 383.98 2.60 x 10−3 0.26

-0.1611 sen (2007.1t+3.3601) 2007.1 319.44 3.13 x 10−3 0.18

-0.0882 sen (1607.5t+3.5844) 1607.5 255.84 3.91 x 10−3 0.06

* Error (%) = error porcentual de la frecuencia experimental respecto a su valor teórico.

De acuerdo a los gráficos obtenidos y sus respectivos ajuste de curvas ¿qué tipo de ondas son las ondas sonoras? Explique Las ondas sonoras son ondas mecánicas y a la vez longitudinales, porque se producen debido a la vibración de las partículas del medio, que en este caso es el aire.

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2. Con los datos obtenidos en los pasos 5, 6 y 7, complete la siguiente tabla DIAPASÓN f = 512 HZ 1 Li (m) Li (m) 1er Modo 2do Modo 1 2 3 4 Promedio λ (m) Vs (m/s)(*) Vs (m/s)(**) (m/s)(** )

0,173 0,160 0,162 0,167 0,165 0.22 112,64 112,6

0,462 0,476 0,483 0,490 0,478 0,3824 195,79 195,78

Diapasón 2

f = 384 Hz

Li (m) 1er Modo

Li (m) 2do Modo

0,230 0,228 0,220 0,219 0,224 0,299 114,69 114,87

0,632 0,655 0,656 0,654 0,649 0,519 199,37 199.29

1 De acuerdo a sus resultados de la tabla 2 ¿cuál es el valor experimental de la velocidad de propagación del sonido en el aire?

La velocidad del sonido en el aire es de aproximadamente 344 m/s a 20º C de temperatura. De acuerdo a los datos obtenidos en el laboratorio de física obtuvimos un promedio de velocidad de propagación en el aire de 155.37 m/s esto depende de las características del medio en el que se realiza dicha propagación y no de las características de la onda o de la fuerza que la genera.

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2 Depende la velocidad de propagación del sonido en el aire de la frecuencia del diapasón. Explique Hay una margen de error en los resultados obtenidos y eso nos aria pensar que la velocidad depende de la frecuencia, no debemos confundir la velocidad de propagación de la onda con la velocidad de desplazamiento de las partículas. La velocidad de propagación no depende de la frecuencia. Depende de las características del medio en el que se realiza dicha en el aire es directamente proporcional a su temperatura específica y a su presión estática e inversamente proporcional a su densidad. Dado que si varía la presión, varía también la densidad del gas, la velocidad de propagación permanece constante ante los cambios de presión o densidad del de l medio.

3 Explique cualitativamente bajo qué condiciones se obtienen los modos de vibración en el tubo PVC. Conociendo la teoría pudimos observar en la práctica que al Vibración de la columna de aire contenida en un tubo se comportan, desde ciertos puntos de vista, como cuerdas musicales, por lo tanto las columnas de aire vibrantes poseen nodos, o sea puntos donde la vibración es nula. Los nodos serán por tanto, puntos de condensación y los vientres puntos de dilatación o rarefacción; en los extremos cerrados siempre se producen nodos y en los extremos abiertos generalmente se producen vientres. El punto de excitación no puede ser un nodo, pero no necesita ser un vientre, pudiendo estar en un punto intermedio. No es necesario que las aberturas de un tubo coincidan con los extremos, pudiendo éstos estar cerrados y haber una o más aberturas en otras partes del tubo Tomando como punto de partida el que en los extremos de un tubo abierto, sólo pueden haber vientres de vibración, el tubo producirá su fundamental cuando vibre con un nodo único en su centro. Cuando el tubo produce su segundo armónico, producirá dos nodos y tres vientres; cuando produce su tercer amónico, producirá tres nodos y 4 vientres, y así sucesivamente.

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CUESTIONARIO 1. ¿Por qué las ondas sonoras se caracterizan como ondas longitudinales? ¿En qué medio es cierta esta afirmación? Las ondas sonoras se caracterizan como ondas longitudinales porque las partículas del medio se propagan en la misma dirección en la que se propaga la onda. Esta información es cierta ya que el aire es el medio más usual en el que se realiza la propagación del sonido en los actos comunicativos por medio de sistemas acústicos entre seres humanos, ya sea mediante el habla o la música.

2. Haciendo una búsqueda bibliográfica, determine la ecuación de una onda de sonido y muestre que la velocidad de sonido se expresa como en el fundamento teórico. En las ondas de sonido longitudinales armónicas las relaciones que existen entre el desplazamiento, el tiempo y la frecuencia pueden describirse con la siguiente fórmula:

Donde: .“y” representa el desplazamiento del punto en la onda de sonido en movimiento. .”x” representa la distancia que el punto a recorrido desde la fuente de la onda. . “t” representa el tiempo transcurrido . “A0” representa la amplitud de las oscilaciones . “c” representa la velocidad de la onda . “w” representa la frecuencia angular

.x/c es el tiempo que tarda la onda en recorrer la distancia x .La frecuencia de la onda está dada por f = w/2π .La longitud de onda se puede calcular ca lcular como la relación entre la velocidad y la frecuencia: λ = c/f

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La longitud de onda es la distancia entre los dos puntos consecutivos a lo largo del eje de la propagación que presenta la misma presión, Para las ondas de sonido las amplitudes de la onda es la diferencia entre la presión del aire que no ha sido alterado y la máxima presión del aire que no ha sido alterado y la máxima presión causada por la onda. La velocidad de una onda depende de la elasticidad del medio y de la inercia de sus partículas. Los materiales más elásticos permiten mayores velocidades de onda, mientras que los materiales más densos retardan el movimiento ondulatorio; es decir la velocidad de propagación del sonido depende del tipo, t ipo, temperatura y composición del de l medio a través de l cual se propaga.

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES Concluimos que la relación que existe entre la longitud de onda es inversamente proporcional al valor de la frecuencia y que la desidad del medio es inversamente proporcional a la velocidad del sonido es decir es directamente proporcional a la temperaturadel medio en que se propaga. .El diapasón transmite dependiendo de la posición en que se encuentre , es decir se coloca de manera perpendicular o paralelo. .Las ondas de sonido son el resultado de las vibraciones de aire , que comienzan en las cuerdas vocales en la la traquea, las vibraciones vibraciones se reflejan y se mueven mueven dentro dentro de la la cavidad bucal, nasal y en la cabeza. Asimismo la resonancia se presenta cuando la vibración mecanica se encuentra con dos cuerpos de presentan presentan las mismas mismas caracteristica. caract eristica.

RECOMENDACIONES -Se tuvo problemas al momento de ejecutar el sonido con el diapasón y el martilla ya que este último no se golpeaba con exactitud. -La imprecisión de la regla métrica, más el probable error que se tiene los ojos al colocar la medición, están involucrados con los errores.

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ANEXO DIAPASÓN DE 512 Hz Y 20 µS Y 1000 DATOS.

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DIAPASÓN DE 384 Hz Y 20 µS Y 1000 DATOS.

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BIBLIOGRAFIA

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Sears F., Zemansky M. (2009), Física universitaria con física f ísica moderna (Ed. 12). México: Pearson Educación.

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Serway R., Jewett J. (2008), Física para ciencias e ingeniería (Ed. 7). México: Cengage Learning.

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https://es.wikipedia.org/wiki/Resonancia_(mec%C3%A1nica) http://newton.cnice.mec.es/newton2/Newton_pre/2bach/el_sonido/sonoras.htm?0 &1 http://www.monografias.com/trabajos5/elso/elso.shtml

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Informe de Fisica (2)

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