Práctica Tubo De Kundt

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERIA
LABORATORIO DE FISICA GENERAL

Tubo de Kundt

INTRODUCCIÓN

Un cuerpo puede realizar diversos movimientos que físicamente, son explicados y estudiados dependiendo de las circunstancias en las cuales se presentan, en esta oportunidad a través de la experiencia del Tubo de Kundt trataremos movimientos periódicos. Esto nos dará la oportunidadde conocer uno de los modelos que el hombre ha creado con la finalidad de justificar y hacer un basamento teórico acerca de diferentes fenómenos que ocurren en la naturaleza a los que ha llamado Ondas. En particular, la onda se considera como la propagación de una vibración originada en un punto. Existe una amplia variedad de magnitudes físicas cuya oscilación con el tiempo se propaga en elespacio constituyendo ondas. Así mismo pueden ser muy diferentes los mecanismos de transmisión entre un punto y otro, en ésta experiencia el medio de transmisión será una varilla metálica y se verá como ésta transmite las ondas originadas por el sonido al ser frotada.

OBJETIVOS
Los objetivos de esta práctica son:
Estudiar las ondas estacionarias a través del método del tubo de Kundt.Determinar la velocidad del sonido en una varilla metálica.
Determinar el módulo de elasticidad de la varilla (módulo de Young).

FUNDAMENTOS TEÓRICOS
El fenómeno del movimiento ondulatorio o transmisión de una perturbación, se manifiesta en diversas formas tales como las ondas mecánicas y las ondas electromagnéticas. Las primeras se originan por vibraciones en torno de su posición de equilibriode los elementos constitutivos de la materia.
Respecto a clasificar las ondas mecánicas, se dice q ellas pueden ser longitudinales o transversales, según que la vibración sea en la misma dirección de la propagación de la perturbación o en sentido perpendicular.
Como ejemplo de las longitudinales se puede citar el sonido. Las ondas sonoras están restringidas a los límites de frecuencias quepueden estimular el oído y el cerebro humano dando la sensación de sonido. Estos límites son aproximadamente de 20 ciclos/seg. a cerca de 20000 ciclos/seg y constituyen los límites audibles. Si la frecuencia de la onda sonora es inferior al límite audible se llama onda infrasónica, y si es superior al límite audible, se denomina onda ultrasónica.

También es importante es importante señalar que lalongitud de onda describe cuán larga es la onda, es decir, es la distancia existente entre dos crestas o valles consecutivos (ver fig. 1).
Las primeras son las de interés en el presente experimento cuyo medio emisor será una varilla metálica.
Figura 1. Longitud de una onda


Si se desea calcular la longitud de onda del sonido se puede hacer fácilmente mediante la fórmula

La velocidad depropagación del sonido en el aire depende de la temperatura y presión del medio. Para tomar en cuenta sólo la dependencia de la temperatura, se puede utilizar la siguiente expresión:

Para en y donde que es conocida como la velocidad del sonido en el aire a la temperatura de 0.

Si se cumple que, la vibración que se propaga en el aire contenido en el tubo tiene una frecuencia igual a lafrecuencia de la perturbación que se propaga en la varilla, se dice que la perturbación en el aire está en resonancia con la perturbación en la varilla, es decir:

Además si se considera que la velocidad del sonido en un sólido viene dada por fórmula:

Donde es la densidad del sólido, entonces el Módulo de Young () puede ser determinado. El Módulo de Young es un parámetro que caracteriza elcomportamiento de un material elástico, según la dirección en la que se aplica una fuerza. Este comportamiento fue observado y estudiado por el científico inglés Thomas Young.

EQUIPO

Para el montaje de este experimento se necesitan los siguientes equipos:

Tubo de vidrio
Varilla metálica
Soporte
Polvo seco de corcho
Cinta métrica A=0.1cm R=(0.1;300)cm
Estopa...