Arquitectura

Medición de la velocidad del sonido
Pablo Adrián Nuñez; Daniel Linari; Isabel Corrado Instituto San José , Moron y Escuela Media Nº 17 de Lanús pablo_nuniez2000@yahoo.com.ar, danlinari@yahoo.com.ar, eemn17lanus@yahoo.com.ar Resumen En el presente trabajo se estudia la velocidad del sonido en el aire a temperatura ambiente. Los resultados obtenidos experimentalmente son consistentes con laesperada. Asimismo se pudo analizar en forma cualitativa el comportamiento de la fase del frente de onda al reflejarse en el extremo del tubo en condiciones de cerrado y abierto respectivamente. Introducción Una onda sonora en un fluído gaseoso consiste en una perturbación del medio, la cual se propaga a una velocidad constante cuya ecuación es:1

v=
Donde:

γRT M

(1)

γ: es el coeficiente decompresión adiabático y su valor esperado y medido para el aire es 1,4. R: es la constante universal de los gases cuyo valor es de 8.3145J/mol.K T: la temperatura absoluta a la que se encuentra el gas; y M: la masa molar del gas, que para el caso del aire el valor promedio es de alrededor de 0.0290kg/mol. Según estos datos la velocidad del sonido en el aire es de 343m/seg a 20°C y de 340m/seg a15°. Las ondas sonoras entran dentro de la clasificación de ondas longitudinales ya que la perturbación produce una oscilación en la misma dirección de la propagación del frente de onda. En particular el frente de onda puede estudiarse como una variación máxima de presión del medio gaseoso. Dicha compresión es la que viaja modificando el medio. El objetivo de este trabajo es determinarexperimentalmente a temperatura ambiente (15°C – 20°C aproximadamente) la velocidad del sonido del aire en tubos de distintas longitudes con extremo abierto y luego con extremo cerrado. Asimismo se analizarán posibles diferencias del comportamiento del frente de onda en la reflexión del extremo en sus condiciones de cerrado o abierto. Para el caso de la velocidad tendremos en cuenta la relación del tiempo Templeado para recorrer la longitud 2L, resultante del viaje de ida y vuelta entre los extremos del tubo de longitud L, por lo que la expresión hipotética a estudiar se expresa matemáticamente como:

2 L = v.t
donde V es la velocidad a determinar experimentalmente.

(2)

Por otra parte para el análisis de las fases en los extremos observaremos el comportamiento del frente de onda (máximo depresión) por medio de la gráfica descripta por la PC como picos de potencial en función del tiempo. Método experimental.

Medición de la velocidad del sonido - P.Nuñez, D. Linarie I. Corrado - UNSAM 2006

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Se generó un pulso de sonido mediante el golpe de un martillo sobre una plomada de hierro en el expremo donde se halla el micrófono conectado a la interfaz MPLI (Multiple Purpose LabInterface) y se obtuvo por medio de la PC la representación gráfica del desplazamiento del pulso en función del tiempo, con una apreciación del oreden de 0.00001seg, como una variación de potencial eléctrico medido en volts, el cual se repetía al llegar luego de reflejarse en el extremo opuesto del tubo. La tubería empleada consistió en tubos de PVC para desagües domiciliarios de igual sección conposibilidad de variación de la longitud L por medio del acople de varios cortes de tubo de longitud semejante. Para el tubo con extremo cerrado se midió el tiempo para las longitudes L de: 6.985m±0.010m; 5.530m±0.010m; 4.067m±0.010m; 3.03m±0.010m; y 1.51m±0.010m. Para el tubo cerrado se realizó sólo la medición de tiempo T para una longitud L de 4.085m±0.010m. Las variables medidas en forma directason la longitud L y el tiempo T, y la variable medida en forma indirecta es la velocidad V.

Martillo y plomada MPLI

PC
TUBO

micrófono

Vale señalar que estimamos la temperatura ambiente entre 15°C y 20°C ya que no se ha medido, por lo que los valores esperados estarán con la incertidumbre de hallarse entre las velocidades esperadas de 340m/s para 15°C y de 343m/seg para 20°C, según la...