Tubo De Rubens

Introducción

El tubo de Ruben consta de un tubo de PVC en el que se han practicado múltiples orificios y recubierto de una película para evitar que se funda el PVC. A uno de los lados el tubo hay un pequeño altavoz y al otro un tubo conectado a una bombona de propano. Luego encendemos el tubo y hacemos emitir algunos sonidos por el altavoz, lo que se formará entonces en el tubo es lo que se llama una onda estacionaria, donde hay un máximo de la onda, hay menos presión, con lo cual habrá más llama. De este modo, las llamas del tubo nos mostrarán la onda estacionaria que se forma dentro del tubo. Según modificamos la frecuencia del sonido se observa cómo se modifica el número de frecuencias, cuanta más frecuencias, más máximos de onda. Cuando conecta la música al altavoz, vemos cómo las llamas nos muestran las frecuencias del sonido producido, cuanto más intenso es el sonido, más altas serán también las llamas. Este es uno de los experimentos más conocidos, sencillos y curiosos de la física clásica.

Objetivo

El tubo de Rubens es un aparato que ilustra las variaciones de presión de aire que ejerce el sonido en el mismo de manera semejante a un osciloscopio. En dicho aparato pueden apreciarse la relación entre la longitud de onda, la frecuencia, y la velocidad de la onda. Hay que tener en cuenta que la velocidad del sonido es más elevada en gases más ligeros, hecho por el cual se utiliza metano.

EL SONIDO Y LAS ONDAS

Una onda es una perturbación que avanza o que se propaga en un medio material o incluso en el vacío. A pesar de la naturaleza diversa de las perturbaciones que pueden originarlas, todas las ondas tienen un comportamiento semejante. El sonido es un tipo de onda que se propaga únicamente en presencia de un medio que haga de soporte de la perturbación. Los conceptos generales sobre ondas sirven para describir el sonido, pero, inversamente, los fenómenos sonoros permiten comprender mejor algunas de las características del comportamiento ondulatorio.

El sonido y su propagación

Las ondas que se propagan a lo largo de un muelle como consecuencia de una compresión longitudinal del mismo constituyen un modelo de ondas mecánicas que se asemeja bastante a la forma en la que el sonido se genera y se propaga. Las ondas sonoras se producen también como consecuencia de una compresión del medio a lo largo de la dirección de propagación. Son, por tanto, ondas longitudinales.

CUALIDADES DEL SONIDO

El oído es capaz de distinguir unos sonidos de otros porque es sensible a las diferencias que puedan existir entre ellos en lo que concierne a alguna de las tres cualidades que caracterizan todo sonido y que son la intensidad, el tono y el timbre. Aun cuando todas ellas se refieren al sonido fisiológico, están relacionadas con diferentes propiedades de las ondas sonoras.

Intensidad

La intensidad del sonido percibido, o propiedad que hace que éste se capte como fuerte o como débil, está relacionada con la intensidad de la onda sonora correspondiente, también llamada intensidad acústica. La intensidad acústica es una magnitud que da idea de la cantidad de energía que está fluyendo por el medio como consecuencia de la propagación de la onda.

Se define como la energía que atraviesa por segundo una superficie unidad dispuesta perpendicularmente a la dirección de propagación. Equivale a una potencia por unidad de superficie y se expresa en W/m2. La intensidad de una onda sonora es proporcional al cuadrado de su frecuencia y al cuadrado de su amplitud y disminuye con la distancia al foco.

La magnitud de la sensación sonora depende de la intensidad acústica, pero también depende de la sensibilidad del oído. El intervalo de intensidades acústicas que va desde el umbral de audibilidad, o valor mínimo perceptible, hasta el umbral del dolor

La intensidad fisiológica o sensación sonora de un sonido se mide en decibelios (dB). Por ejemplo, el umbral de la audición está en 0 dB, la intensidad fisiológica de un susurro corresponde a unos 10 dB y el ruido de las olas en la costa a unos 40 dB. La escala de sensación sonora es logarítmica, lo que significa que un aumento de 10 dB corresponde a una intensidad 10 veces mayor por ejemplo, el ruido de las olas en la costa es 1.000 veces más intenso que un susurro, lo que equivale a un aumento de 30 dB.

Debido a la extensión de este intervalo de audibilidad, para expresar intensidades sonoras se emplea una escala cuyas divisiones son potencias de diez y cuya unidad de medida es el decibelio (dB).

La conversión entre intensidad y decibelios sigue esta ecuación: donde I0 =10-12 W/m2 y corresponde a un nivel de 0 decibelios por tanto. El umbral del dolor corresponde

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