informe de lab




Laboratorio de ondas




















Velocidad del Sonido en el aire

1.- Objetivos.-

1) Determinar experimentalmente la velocidad del sonido y calcular su error porcentual.
2) verificar el comportamiento de longitud de onda y la frecuencia en: un tubo cerrado y tubo abierto.
3.- Fundamento teórico
Ondas
Fundamentalmente, una onda esuna perturbación en movimiento que transporta energía pero no materia. Una boya oscila arriba y abajo a medida que pasan las olas, pero estas no transportan la boya hasta la costa. Al hablar, provocamos variaciones en la presión de aire que se propagan en formas de ondas hasta los oídos del oyente (Wolfson & Rex, 2011, p. 264).
Una peculiaridad de estos fenómenos ondulatorios es que a pesar deque el estudio de sus características no depende del tipo de onda en cuestión, los distintos orígenes físicos que provocan su aparición les confieren propiedades muy particulares que las distinguen de unos fenómenos a otros.
Por ejemplo, la acústica se diferencia de la óptica en que las ondas sonoras están relacionadas con aspectos más mecánicos que las ondas electromagnéticas (que son las quegobiernan los fenómenos ópticos).
Ondas sinusoidales
Por el teorema de Fourier, cualquier onda periódica puede ser expresada como la suma ponderada de ondas sinusoidales de distinta longitud de onda. En otras palabras, cualquier onda periódica, independientemente de su forma, puede ser descompuesta en una serie de ondas sinusoidales. Esta propiedad permite estudiar el comportamiento de multitud deondas mediante el análisis de cada una de sus componentes, denominadas componentes espectrales.
En una onda sinusoidal de frecuencia f y periodo T, la longitud de onda viene dada por la expresión:[3]
Rs= Ro + 0,61T0
λ= Longitud de Onda (m) T= Periodo(s)
V= Velocidad de onda (m/s) Rs= Rapidez del sonido total(m/s)
f= Frecuencia (Hz) Ro= Rapidez del sonido a 0°C (m/s)
To= Temperatura del medio de propagación (°C)
Donde v es la velocidad de propagación de la onda. En el caso de ondas electromagnéticas propagándose en el vacío, la velocidad de propagación es la velocidad de la luz; en el caso de ondas de sonido, es la velocidad del sonido. En los medios denominados como nodispersivos esta velocidad de propagación es la misma para cualquier longitud de onda.
Ondas estacionarias en tubos abiertos o cerrados
La longitud de onda más larga posible es la longitud de onda fundamental λ. Esto se corresponde con la onda estacionaria para n=1, por lo que λ=2L. Todas las longitudes de onda posibles (denominadas Armónicos) son iguales a la longitud de onda fundamentaldividida entre un numero entero (Wolfson & Rex, 2011, p. 269).
Tubo abierto
Si un tubo es abierto, el aire vibra con su máxima amplitud en los extremos. En la figura, se representan los tres primeros modos de vibración
Como la distancia entre dos nodos o entre dos vientres es media longitud de onda. Si la longitud del tubo es L, tenemos que L= /2, L=, L=3 /2,...
En general:
Con n= 1,2, 3…
L= longitud del medio
λ= longitud de onda
n= número de armónicos
Tubo Cerrado
Si el tubo es cerrado se origina un vientre en el extremo por donde penetra el aire y un nodo en el extremo cerrado. Como la distancia entre un vientre y un nodo consecutivo es  /4. La longitud L del tubo es en las figuras representadas es L= /4, L=3 /4, L=5 /4...
En general:

Con n= 1, 2 3…
L=longitud del medio
λ= longitud de onda
n= número de armónicos
4.- Obtención y procesamiento de Datos.

4.2.- Montaje.-
Este será el montaje propuesto para la experiencia realizada.

4.3.- Procesamiento de Datos.-
Antes de proceder con los cálculos, teóricamente se obtiene:
Temperatura Ambiente = 20.65°C
4.3.1.- Cálculos Matemáticos.-
Procederemos con las siguientes ecuaciones:...