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Laboratorio de Física III
L5: ONDAS SONORAS EN UNA COLUMNA DE AIRE-M
INTRODUCCIÓN: Una onda sonora es una variación local de la densidad o presión de un medio continuo, que se transmite de unas partes a otras
del medio en forma de onda longitudinal periódica o casi periódica.

OBJETIVOS:
 Estudiar cualitativa y cuantitativamente las ondas sonoras, calcular su longitud de onda.
Calcular la velocidad de propagación de las ondas sonoras en el aire mediante la formación de ondas estacionarias.
 Conocer las propiedades físicas de las ondas estacionarias y determinar experimentalmente la velocidad del sonido y hacer
comparaciones al respecto.
FUNDAMENTO TEÓRICO
Una onda estacionaria producida en una cuerda tiene nodos, puntos estacionarios, y antinodos, puntos en los cuales lacuerda vibra
transversalmente con máxima amplitud. De manera análoga, la columna de aire en el interior de un tubo vibra al establecerse una onda
estacionaria de sonido, con nodos, puntos en que las moléculas de aire se encuentran estacionarias, y antinodos, puntos donde las
moléculas del aire vibran longitudinalmente con amplitud máxima.
Al introducir ondas de sonido en un tubo, la reflexióndel sonido en el extremo opuesto genera, por superposición de ondas de sonido de
igual frecuencia que viajan en sentidos opuestos, ondas estacionarias. La frecuencia característica de las ondas estacionarias que pueden
existir en un tubo dependen de la longitud del mismo.
Para un tubo de extremo abierto y de largo L, las longitudes de onda del sonido que satisfacen la condición de ondaestacionaria están
dadas por la relación:
2 L , con n = 1, 2, 3, 4, .....
n 
n
Para un tubo del mismo largo L, pero de extremo cerrado, las longitudes de onda correspondientes están dadas por:
4 L , con n = 1, 2, 3, 4, .....
n 
2n  1
Como la longitud de onda λ y frecuencia f del sonido se relacionan a través de la velocidad de propagación v del mismo mediante la
relación
v  f
medicionessimultáneas de λ y f permiten determinar la velocidad del sonido.
Ondas estacionarias en una columna de aire
Se propone analizar las características de las ondas estacionarias formadas en una columna de aire de longitud variable (tubo sonoro
cerrado) y determinar la velocidad del sonido en el aire
Los sistemas mecánicos tienen frecuencias naturales de vibración. Cuando se excita un sistemamecánico en una de sus frecuencias
naturales de oscilación, hay una transferencia máxima de energía por parte de la fuente excitadora hacia el sistema, y la amplitud de la
vibración aumenta hasta un máximo. En estas condiciones se dice que el sistema está en resonancia con la fuente y se refiere a la
frecuencia particular en la cual esto ocurre como frecuencia de resonancia. La relación entre lafrecuencia f la longitud de onda , y la
velocidad v de la onda, que se propaga a través del sistema es v = f. Si se conocemos la frecuencia y la longitud de onda, se puede
deducir su velocidad. O, si se conoce la longitud de onda y la velocidad, se puede calcular la frecuencia
Sistemas mecánicos, como las columnas de aire en el interior de pipas o tubos, de longitudes fijas, tienenfrecuencias resonantes
particulares. La interferencia de las ondas que viajan hacia el interior del tubo y las ondas reflejadas por el extremo cerrado, que viajan de
regreso hacia la entrada, produce ondas longitudinales estacionarias, que tienen un nodo en el extremo cerrado y un antinodo en el
extremo abierto. Las frecuencias de resonancia de una pipa o tubo dependen de su longitud L. Según lo muestranlas figuras 1 y 2 en
donde se ve que hay un cierto número de longitudes de onda o "lazos" que se acomodan en la longitud del tubo en forma de nodos y
antinodos. Puesto que cada lazo corresponde a una longitud de media-onda, la resonancia ocurre cuando la longitud del tubo es igual a un
número impar de cuartos de longitudes de onda, es decir, cuando L = /4, 3/4, 5/4, etc., o en general, L...