Velocidad de sonido en el aire

Laboratorio # 03

Marco teórico:

Tema: Velocidad del sonido en el aire

 Objetivos.

 Teoría (Velocidad del sonido en el aire)

 Equipo.

 Procedimiento.

 Tabulación de Datos.

 Tabla de Valores (Cogido de laboratorio).
 Ejemplo de Cálculos de Tabla.

 Cuestionario de Preguntas.

1.) Realice un grafico y realice su previo análisis:

 Realice grafica delongitud de onda – frecuencia.
 Linealice.

2.) Determine el error cometido en la experiencia.
3.) Defina la intensidad del sonido y us respectivos umbrales tono y timbre.
4.) Explique por que al llegar a una nota alta el vidrio (se rompe).

 Conclusiones.

 Bibliografía.

Velocidad del sonido en el aire

Objetivo:

Determinar la velocidad del sonido en el aire considerando elfenómeno de resonancia.

Teoría (Resumen de Velocidad del sonido en el aire):

Entre la velocidad de propagación v de una onda, su longitud de onda,  y su frecuencia f existe la relación de modo que, si somos capaces de medir  y f, podremos calcular la velocidad de propagación V.

(1)

Las ondas sonoras son ondas mecánicas longitudinales, que pueden propagarse en los mediosmateriales (sólidos, líquidos y gases). Si el medio en que se propaga la onda sonora es un gas, tal como el aire, la velocidad de propagación viene dada por siendo β el módulo de compresibilidad del medio y ρ su densidad.



Si admitimos que las transformaciones que acompañan a la propagación del sonido en el aire (es decir, las compresiones y enrarecimientos) tienen carácter adiabático (ya queson muy rápidas) y que el aire se comporta como un gas ideal, entonces podremos escribir donde  es el llamado coeficiente adiabático y representa el cociente entre los calores molares a presión y a volumen constante ( = Cp/Cv) y P es la presión del gas (la presión atmosférica)



Sustituyendo la expresión (3) en la (2) y utilizando la ecuación de estado del gas ideal (pV = nRT)obtenemos donde R es la constante universal de los gases, M es la masa molecular del gas (la masa molecular media del aire es 28,9 g/mol) y T su temperatura absoluta.



Conocida la velocidad v del sonido en el aire a la temperatura ambiente T(K), podemos calcular el valor de la velocidad vo a 0 ºC, utilizando dos veces laexpresión anterior y dividiendo miembro a miembro. Obtenemos entonces:



Resonancia.

Si, mediante una fuente sonora (un diapasón, por ejemplo) producimos una vibración de frecuencia conocida cerca del extremo abierto de un tubo (cerrado por el otro extremo), las ondas que se propagan a través de la columna de aire contenida en el tubo se reflejanen sus extremos. Si la longitud de la columna de aire se ajusta de modo que sea igual a un cuarto de la longitud de onda del tono emitido por el diapasón, la onda reflejada llegará al extremo abierto precisamente en fase con la nueva vibración del diapasón (en la reflexión en el extremo cerrado se produce un salto de fase de 180º) produciéndose una intensificación en el sonido emitido. Estefenómeno es conocido con el nombre de resonancia.

En la columna de aire se establece una onda estacionaria, producida por la interferencia entre el tren de ondas incidente y reflejado, con un nodo en el extremo cerrado y un vientre o antinodo en el extremo abierto.






En general, la columna de aire entrará en resonancia siempre que su longitud sea exactamente un múltiplo impar decuartos de longitud de onda, esto es así que la distancia que separa dos nodos (o dos vientres o antinodos) consecutivos será de media longitud de onda.



En realidad, la posición del primer vientre no coincide exactamente con el extremo abierto del tubo, sino que se encuentra a una cierta distancia e fuera del mismo. En lo siguiente se indican las...