Sonido

Ondas Acústicas Sonido

Objetivo
Realizar un estudio experimental de ondas sonoras en tubos abiertos, semicerrados y cerrados. Resonancias en diversos sistemas, cuatificación, frecuencias características . Determinación de la velocidad del sonido. Estudio de ondas estacionarias.

Ondas Estacionarias en Tubos (Tubo de Kuntz): Se dispone de un
emisor acústico (parlante y audífono conectado aun generador de funciones) que puede emitir sonidos puros, es decir de una frecuencia bien definida, que puede variarse en un amplio rango de frecuencias. También se dispone de detectores de sonido (micrófonos) conectados a osciloscopios (o sistema de adquisición de datos conectada a una PC). Los sistemas físicos consisten en: a) Tubos abiertos, b) Tubos semicerrados, c) Botellas de vidrio.Propuesta 1.- Usando un tubo semicerrado (Probeta de vidrio o plástico de una altura
entre 20 a 40 cm ). Mida asimismo cuidadosamente las dimensiones del tubo, longutud (l) y diámetro interno (d). Para determinar sin ambigüedad las frecuencias de resonancias asociadas a la presencia del tubo, coloque el emisor y receptor de sonido enfrentados, justo en el borde abierto del tubo probeta, como semuestra en lo figura 1. Trate de ubicar las frecuencias de resonancia, variando la frecuencia del generador de funciones (G.F.) que alimenta el emisor. Cuide que la amplitud del G.F. sea constante, esto lo puede lograr monitorendo la amplitud de la señal de entrada al emisor. Las resonancias se manifiestan por una pronunciado aumento de la amplitud de la señal de salida del receptor. En otraspalabras, a las frecuencias de resonancias, para una dada amplitud de la excitación de emisor, la respuesta del receptor (amplitud) tiene un máximo relativo (en un dado intervalo de frecuencia).

Ø

Determine por lo menos las primeras 5 (cinco) resonancias en cada caso. Grafique la amplitud del receptor en función de la frecuencia aplicada. Para este estudio, trate de que la geometría del sistema(tubo, emisor, receptor, etc.)- se mantenga constante a medida que varia la frecuencia. (Figura 1). Para verificar que las resonancias encontradas, efectivamente están asociadas al tubo y no a características particulares del sistema emisorreceptor, retire el tubo o probeta y repita el estudio anterior, cuidando de pasar por las mismas frecuencias . Grafique la amplitud del receptor en función de lafrecuencia aplicada, de ser posible en el mismo gráfico
1

Ø

Física re-Creativa - S. Gil y E. Rodríguez

anterior. ¿Qué puede concluir de este estudio a cerca del origen de dichas resonancias. (Figura 1).

Ø

Grafique las frecuencias de resonancia del tubo en función de orden n de cada resonancia, es decir el índice que identifica su aparición el cuando se incrementa la frecuencia.Trate asimismo de determinar la frecuencia fundamental (n=0), es decir la frecuencia, por debajo de la cual no se detectan resonancias.

PC u Osciloscopi o R E

G.F.

PC u Osciloscopi o R E

G.F.

Ensayo sin probeta

Figura 1.- Dispositivo experimental para estudiar los modos de resonancias en un tubo, botella, etc.

Propuesta 2.- Variación debida a la variación e longitud del tubo:Introduzca agua
a su probeta, determine la altura l de la columna de aire arriba del agua. Realice el mismo estudio que el realizado anteriormente para al menos dos alturas distintas a la realizada en la primera parte.

Ø Ø Ø

Grafique las frecuencias de resonancia fn del tubo en función de orden n de cada resonancia.. Grafique el producto l. fn (longitud por la frecuencias de resonancia) enfunción de orden n, para todos los casos estudiados. Suponiendo que en el tubo semicerrado entran exactamente (2.n+1) cuartos de longitudes de onda, trate de dar cuenta de sus resultados experimentales[2,3].

Física re-Creativa - S. Gil y E. Rodríguez

2

Ø

Del gráfico l. fn versus (2.n+1) y el modelo sugerido (que en el tubo hay n medias longitudes de onda), determine el valor de la...