Informe velocidad del sonido

UNIVERSIDAD DE LA SALLE.
INFORME Nº 5
VELOCIDAD DEL SONIDO

OBJETIVOS
• Medir la velocidad del sonido en el aire
• Observar el fenómeno de resonancia en ondas de sonido.

PALABRAS CLAVES

Velocidad del sonido, frecuencia, longitud de onda, diapasón, propagación, resonancia.

INTRODUCCION

Por medio de este laboratorio se pudo medir la velocidad del sonido en el aire y observar elfenómeno de resonancia en ondas de sonido, de igual forma se analizo otro estado y las características de ondas estacionarias. Los resultados fueron óptimos, ya que no contábamos con un cuarto completamente cerrado y el cual se desarrolló varias prácticas. Se logro demostrar que cuando dos ondas viajan en direcciones opuestas y se interfieren producen ondas estacionarias, estas ondas se puedenproducir por la reflexión de una onda en el punto o superficie donde hay un cambio de un medio de propagación.

MARCO TEORICO

SONIDO Y ONDAS SONORAS (1)

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 sonidoes 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.

METODO (2)
Los sistemas mecánicos tienen frecuencias naturales de vibración. Cuandoexcitamos un sistema mecánico en una de sus frecuencias naturales de oscilación, hay una transferencia máxima de energía por parte de la fuente excitadora hacia el sistema, y la amplitud de la vibración aumenta hasta un máximo. En estas condiciones decimos que el sistema está en resonancia con la fuente y nos referimos a la frecuencia particular en la cual esto ocurre como frecuencia de resonancia.La relación entre la frecuencia f, la longitud de onda λ, y la velocidad v de la onda, que se propaga a través del sistema es v = λf. Si conocemos la frecuencia y la longitud de onda, podemos deducir su velocidad. O, si conocemos la longitud de onda y la velocidad, podemos calcular la frecuencia

[pic]
Figura 1 Un tubo cilíndrico cerrado en su extremo inferior y abierto en su extremo superiorSistemas mecánicos, como las columnas de aire en el interior de pipas o tubos, de longitudes fijas, tienen frecuencias resonantes particulares. La interferencia de las ondas que viajan hacia el interior del tubo y las ondas reflejadas por el extremo cerrado, que viajan de regreso hacia la entrada, produce ondas longitudinales estacionarias, que tienen un nodo en el extremo cerrado y un anti-nodoen el extremo abierto. Las frecuencias de resonancia de una pipa o tubo dependen de su longitud L, según lo muestran las figuras 1, 2 y 3 en donde vemos que hay un cierto número de longitudes de onda o "lazos" que se acomodan en la longitud del tubo en forma de nodos y anti-nodos. Puesto que cada lazo corresponde a una longitud de media-onda, la resonancia ocurre cuando la longitud del tubo esigual a un número impar de cuartos de longitudes de onda, es decir, cuando L = λ/4, 3λ/4, 5λ/4, etc., o en general,
L = n λ/4, n = 1, 3, 5, etc. 1
De donde,
λ = 4L/n 2
Recordemos que la frecuencia, f y la velocidad v, se relacionan con el largo de onda mediante la ecuación,
v = λf, 3
La ecuación 3, también llamada relación de dispersión, puede escribirse como

f = v/λ, y si substituimos λ enella,

según la ecuación 2, obtenemos:

f n = nv/4L, n = 1, 3, 5, etc. 4

Estas frecuencias fn son las de resonancia para todas las ondas estacionarias que pueden establecerse en el tubo
[pic]
Figura 2 Segundo armónico estacionario de la onda acústica

Como puede ser visto a partir de las ecuaciones 1 y 4, las tres variables físicas implicadas en la condición de resonancia de una...