Lab 10 - Universidad Militar Nueva Granada

Laboratorio 10: Sonido.

Julián Mateo Bello Dávila.

Josefina Bestene Parales.

Laura Angarita.

Universidad Militar Nueva Granada

Sede Campus Cajicá

Física Calor y Ondas

Fecha de entrega: 2 mayo 2018. Cajicá.

Resumen.

En el presente informe se presenta el comportamiento de una onda sonora medido experimentalmente, en especial la relación que tiene la frecuencia con la variación de la longitud de onda, por otro lado, conocer teóricamente y experimentalmente la velocidad del sonido en el laboratorio. La práctica se enfoca en la observación y generación de frecuencias a partir de un montaje experimental compuesto por: tubo de vidrio lleno de agua con sistema que permita el llenado y vaciado (principio de vasos comunicantes), generador de ondas (diapasones), y una regla incorporada en el tubo la cual servía para conocer la resonancia en el momento exacto mientras bajaba el nivel de agua para así conocer la longitud de la onda, se dio cuenta que mientras se aumentaba la frecuencia, la longitud de onda disminuía y viceversa, lo que denota que la frecuencia y la longitud de onda son inversamente proporcionales. Por otro lado, se evaluó que la velocidad del sonido en el aire es de aproximadamente 343 m/s, y experimentalmente se comprobó este valor brindando así un error del 6,6%.        

Palabras clave: ondas de sonido, generador de frecuencia, relación, medio transportador de onda, resonancia, amplitud, velocidad del sonido.

Introducción.

Onda de sonido: 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 o densidad, que se transmite en forma de onda esférica periódica o cuasi periódica. Mecánicamente las ondas sonoras son un tipo de onda elástica.

Las variaciones de presión, humedad o temperatura del medio, producen el desplazamiento de las moléculas que lo forman. Cada molécula transmite la vibración a las que se encuentren en su vecindad, provocando un movimiento en cadena. Las diferencias de presión generadas por la propagación del movimiento de las moléculas del medio, producen en el oído humano una sensación descrita como sonido [1].

Características de una onda de sonido:

• Frecuencia de onda: La frecuencia de una onda se refiere a cómo éstas se propagan en un intervalo dado. Comúnmente, este intervalo es de un segundo, y las ondas se denominan ciclos, así que la frecuencia se mide en ciclos por segundo.
• Velocidad de la onda: Es la distancia recorrida por un movimiento cíclico durante una unidad de tiempo [2].

• Resonancia: conjunto de fenómenos relacionados con los movimientos periódicos o casi periódicos en que se produce reforzamiento de una oscilación al someter el sistema a oscilaciones de una frecuencia determinada. En acústica, la resonancia es el reforzamiento de ciertas amplitudes sonoras como resultado de la coincidencia de ondas similares en frecuencias, es un caso particular de resonancia mecánica [3].

Materiales.

• Tubo de vidrio lleno de agua con sistema que permita el llenado y vaciado de agua
• Generador de ondas
• Diapasones
• Regla

Ecuaciones.

• Ecuación 1. Primera resonancia.

[pic 1]

• Ecuación 2. Longitud de onda en ondas sonoras.

[pic 2]

• Ecuación 3. Velocidad del sonido:

[pic 3]

γ → coeficiente de capacidades caloríficas
R → Constante de los gases
T → Temperatura absoluta
M → Masa molecular

El montaje experimental se representa en la figura 1.

Fig 1. Montaje experimental de la práctica de ondas estacionarias [3].

Resultados y discusión.

La presente discusión de resultados está dividida en dos partes, tomando dos diferentes frecuencias para hallar la longitud de onda con las resonancias, tras esto, hallar la velocidad del sonido en el presente espacio, luego de eso, en el segundo inciso, hallar teóricamente la velocidad del sonido apoyándose de la ecuación 3 y habiendo tomado datos presentes en el laboratorio como la temperatura, y finalmente, hallar el porcentaje de error que se presentó en la práctica.

Para obtener de tal manera los resultados:

Parte 1.1 Generador de frecuencia constante de 1024 Hz, variación de longitud de onda.

Tabla 1. Datos tomados para una frecuencia de 1024 Hz.

Los datos tomados se disponen en la tabla uno, estos datos representaron la variación del número de resonancias con una frecuencia constante de 1024, se procede a calcular el número de la longitud de la onda teórica con la frecuencia, tomando en cuenta ecuación tomada de la guía de laboratorio (ecuación 2), de tal manera:

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