Experimento: la promoción de la labor de la mecánica de la longitud de onda de la naturaleza

1.-Objetivo

El objetivo del experimento es dar a conocer el funcionamiento de las ondas mecánicas de la naturaleza longitud mostrando su comportamiento en las llamas que salen de acuerdo al tipo de sonido y mostrar los distintos niveles de intensidad de las ondas variando el tipo de sonido.

2.-Equipo

Los materiales utilizados durante la realización de experimento son los listados a continuación:

 Un tubo de 1.50 metros de longitud

 Soportes para sujetar el tubo

 Gas propano

 Regulador de presión

 Manguera de gas

 Abrazaderas

 Niple

 Reductor

 Parlantes

 Membrana de látex (guante)

 Cinta aislante

 Aislante (pedazo de neumático)

3.-Reactivos

El reactivo utilizado en la realización del experimento es el gas propano. Este es un gas incoloro e inodoro. Pertenece a los hidrocarburos alifáticos con enlaces simples de carbono, conocidos como alcanos. Su fórmula química es C3H8.

4.-Fundamento Teórico

4.1-El Sonido

Cuando se produce una perturbación periódica en el aire, se originan ondas sonoras longitudinales. Por ejemplo, si se golpea un diapasón con un martillo, las ramas vibran y emiten ondas longitudinales. El oído, que actúa como receptor de estas ondas periódicas, las interpreta como sonido. El sonido es una onda mecánica longitudinal que se propaga a través de un medio elástico.

Para que pueda exista el sonido se necesitan dos factores. Primero tiene que existir una fuente de vibración mecánica y un medio elástico por el cual pueda propagarse la perturbación. Los sonidos de esta forma se producen cuando la fuente de sonido vibra. Esta vibración es entonces propaganda por el medio elástico, por lo tanto las ondas no pueden propagarse en el vació. Las ondas de sonido solo transmiten energía y no materia, puesto que la vibración pone en movimiento a las moléculas que se encuentran a su alrededor y estas a su vez transmiten el movimiento a las de su lado y así sucesivamente.

El sonido cuando se propaga a través del aire genera diferencias de presión; el sonido consiste en un movimiento ondulatorio producido en un medio elástico por una fuente de vibración. La onda es mecánica de tipo longitudinal cuando el medio elástico en que se propaga el sonido es el aire y se regenera por variaciones de la presión atmosférica por, sobre y bajo el valor normal, originadas por la fuente de vibración. La velocidad de propagación del sonido es de 331mts por segundo a 0°C variando 0,65mts por segundo por cada grado centígrado que se incremente en la temperatura ambiente.

En el aire la velocidad del sonido a una temperatura de 0°C es de 331.5m/s. Cuanto mayor sea la temperatura del ambiente la velocidad del sonido aumentará y a menor temperatura la velocidad del sonido disminuirá. Por cada grado centígrado que la temperatura en el aire aumente la velocidad del sonido aumentara en 0.6m/s.

La velocidad de la onda depende de la elasticidad del medio y de la inercia que tengan sus partículas. Por lo tanto mientras más elástico sea una material mayor será la velocidad de la onda en el mismo. Mientras que en materiales más densos retardan la velocidad de la onda. En general el sonido se propaga con mayor velocidad en líquidos y sólidos que en gases como el aire. La velocidad de propagación del sonido es, por ejemplo, de unos 1509.7 m/s en el agua y de unos 5930 m/s en el acero.

4.2.-Tubo de Rubens

El tubo de Rubens o tubo de llamas es un aparato de física que sirve para demostrar la acústica de ondas estacionarias en un tubo.

La evolución hacia el tubo de Rubens es la explicada a continuación. John Le Conte en 1858 descubrió que las llamas eran sensibles al sonido. En 1862, Rudolph Koenig demostró que la altura de una llama podría verse afectada por la transmisión de sonido en un suministro de gas. En 1866 Kunt, demostró con una acústica, ondas poniendo semillas de polvo de corcho en un tubo. Cuando el sonido se presentó en el tubo, el material del interior alineado en nodos antinodos y en consonancia con la oscilación de la ola, crearon una ola de pie. Más tarde, en ese mismo siglo, demostraron que las pequeñas llamas podrían utilizarse como indicadores de presión.

Por último, en 1904, usando estos dos importantes descubrimientos, Heinrich Rubens, cuyo nombres es utilizado en el aparato, utilizó un tubo de 4 metros de largo perforado con 200 pequeños agujeros en él, con intervalos de 2 centímetros, completándolo con un gas inflamable (Propano). Después de encender el gas (cuyas llamas se elevaron a la misma altura de los presentes), señaló que un sonido producido en un extremo del tubo puede crear una ola de Pie, lo que equivale a la longitud de onda del sonido que se está realizando.

De esta manera un tubo de Rubens es un aparato que nos muestra las variaciones de la presión en forma de onda transversal, y pueden ser visualizadas en las llamas creadas por el propano. El gas tiene zonas en que la onda es más larga ya que recibe presión de la onda y otras zonas donde la onda no presiona y apenas se

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