Velocidad del sonido

INTRODUCCION

En esta parte del laboratorio estudiaremos la formación de ondas estacionarias en un tubo abierto. Para ello usaremos un tubo de cartón, bocina y un generador de frecuencias para poder escuchar las resonancias que se forman y después hallar la longitud de onda que se forma en el interior del tubo. Siguiendo el mismo procedimiento utilizado en el primer apartado, encontrar seisfrecuencias de resonancia diferentes, midiendo en cada caso la longitud de la onda en el interior del tubo.
Como primer paso lo hicimos con una parte del tubo cerrado y la otra abierta para después hacer lo mismo con un el tubo abierto por los dos lados y al final encontrar la resonancia en un tubo abierto pero ya no con un generador de frecuencias sino con un diapasón.

OBJETIVOS

* Medirexperimentalmente la longitud de onda en una columna cerrada y abierta de resonancia de aire.

* Determinar la velocidad del sonido en el aire.

* Calibrar un diapasón de frecuencia desconocida.

FUNDAMENTO TEÓRICO
Cuando una onda longitudinal que se propaga en un fluido dentro de un tubo llega a un extremo del mismo, se refleja, de igual manera que las ondas transversales se reflejanen una cuerda.
La onda reflejada también viaja por el tubo con la misma frecuencia que la onda incidente, y da lugar a nuevas reflexiones. Estas ondas reflejadas están desfasadas entre sí y con respecto a la onda incidente.
La superposición de la onda incidente y las reflejadas produce una onda estacionaria. Para ciertas frecuencias, el desfase entre las ondas que viajan por el tubo es talque la amplitud de la onda estacionaria resultante es muy grande, dando lugar a una ONDA ESTACIONARIA RESONANTE.
Una onda longitudinal consiste en una serie de compresiones y rarefacciones del medio en el que se propaga. En una onda estacionaria hay puntos donde el medio no vibra y reciben el nombre de nodos de desplazamiento, y puntos donde la amplitud de la vibración del medio es máxima, yreciben el nombre de antinodos de desplazamiento.
En términos de presión, los nodos de desplazamiento corresponden con antinodos de presión (puntos donde la presión es máxima) y los antinodos de desplazamiento corresponden con nodos de presión (puntos donde la presión es la de equilibrio).
Las frecuencias para las que se forman ondas estacionarias resonantes en un tubo dependen de si éste tienelos dos extremos abiertos o uno de ellos está cerrado.
En un tubo abierto por ambos extremos una onda estacionaria resonante se forma si:

Mientras que si el tubo está abierto por un extremo y cerrado por otro, se debe cumplir que:

Donde L corresponde a la longitud del tubo y λ a la longitud de onda de las ondas en el tubo
En condición de resonancia, el extremo cerrado coincide con un nodode desplazamiento antinodo de presión), y el o los extremos abiertos tienen que coincidir con un antinodo de desplazamiento (nodo de presión).
Teniendo en cuenta la relación:

Podemos obtener la relación entre la longitud del tubo, la velocidad de propagación de la onda longitudinal en el medio y las frecuencias para las que se producen ondas estacionarias resonantes. Así,

En un tuboabierto

En un tubo cerrado por un extremo

Las frecuencias más bajas que se obtienen según las expresiones anteriores reciben el nombre de fundamentales. Las que se obtienen con valores sucesivos de n reciben el nombre de armónicos o sobre tonos.

MATERIALES

Materiales | Imagen |
Diapasones | |
Tubo de resonancia | |
Generador de funciones | |
Parlante open speacker | |cables | |

PROCEDIMIENTO
Este laboratorio consistió en encender el generador de onda sinusoidal y girar la perilla de la amplitud después conectamos el generador al altavoz mediante dos cables de red, la polaridad no importaba. Luego colocamos el tubo de resonancia en posición horizontal, como se muestra, con el altavoz hacia el final abierto. Coloque el altavoz con respecto al extremo del...