laboratorio - medición de la velocidad del sonido






Estudiantes de Ingeniería Eléctrica por ciclos propedéuticos
De la Universidad Distrital Francisco José de Caldas





Resumen – Se pretende realizar la medición de la velocidad del sonido utilizando un tubo cerrado cuyo medio de propagación será el aire, dicho sistema constara en su interior de un micrófono, como elemento de recepción del sonido, adherido a un embolo y en elextremo inferior de un parlante, como elemento emisor del sonido.

El equipo utilizado es el siguiente:

Generador de Señales.
Parlante de con impedancia de 1[Ω] y potencia 8[W].
Micrófono.
Tubo PVC.
Regla
Multímetro con termocupla.
Pistón.
Amplificador para el micrófono (electrónica)

Palabras clave: Longitud de onda, Propagación, Velocidad, Sonido.

Abstract – It is intended toaccomplish the measurement of the sound velocity utilizing a tube once whose medium of propagation was turned off he will be the air, the aforementioned system be evident in his inside of a piston and in a speaker's bottom end:

Signal generator.
Speaker of with impedance 1[Ω] and potence 8[W].
Microphone.
Tube PVC.
The piston
Rule.
Multimeter with termocupla.
Piston.
Microphone amplifier(electronics)

Index Terms: Wavelength, Propagation, Speed, Sound.


1. Introducción

Considerando que la velocidad de las ondas sonoras depende del medio en el que se propaguen las mismas, la presente práctica de laboratorio muestra la forma de realizar la medición de la velocidad del sonido en el aire a la temperatura ambiente del laboratorio ubicado en Bogotá.


2. Marco TeóricoLa velocidad del sonido es la velocidad de propagación de las ondas sonoras en cualquier medio material y dependen directamente de las propiedades del medio.
La velocidad del sonido de un gas (o en el aire para este experimento) está dada por la siguiente ecuación:

(1)

Dónde:
= Coeficiente de dilatación adiabática.
R= Constante universal de losgases.
T = temperatura en oK.
M = masa molar del gas.

Ya que el experimento se realiza en la ciudad de Bogotá D.C., el cual tiene unas condiciones de temperatura y presión atmosférica determinada, los cuales influyen directamente en las ondas sonoras que viajan en el aire; para tal fin usamos la ecuación universal de los gases para dejar una fórmula que tenga en cuenta estas variables y obtenerla velocidad del sonido bajo estos términos.

PV = nRT (2)
Dónde:
P = presión absoluta.
V = volumen.
n = moles de gas.
R= Constante universal de los gases.
T = temperatura en oK.

El número de moles n de una sustancia está relacionada con su masa m y su masa molar M.(3)

Donde reemplazamos la ecuación (3) en la (2) obteniendo:

(4)

Para finalmente obtener la velocidad del sonido en términos de presión P y densidad ρ:

(5)

La velocidad de la onda sonora no depende de la fuente que la genere ni de la fuerza con que se emite. Una onda sonora que viaje através de un tubo sufre múltiples reflexiones en los extremos del tubo, las ondas reflejadas no estarán en fase y la amplitud de la onda estacionaria será pequeña, solo a ciertas frecuencias llamadas frecuencias de resonancia habrá coincidencia en fases.

La velocidad del sonido se puede calcular con:

(6)

Donde λ representa la longitud de la onda.

Si para unafrecuencia externa f, que es la frecuencia de onda emitida por un parlante, la columna de aire emitida por dicho parlante resonara en la longitud L.


3. Objetivos

3.1 Objetivo General:

Realizar la medición de la velocidad del sonido utilizando el aire, como medio de propagación, y un montaje prototipo como medio de medición.

3.2 Objetivos Específicos:

Realizar un montaje...