Laboratorio Columna de Gas

ONDAS SONORAS EN UNA COLUMNA DE GAS
OBJETIVOS
Obtener mediante la experimentación determinados modos de vibración de las ondas sonoras en una columna de gas cerrada en un extremo.
Establecer lavelocidad de propagación del sonido en el aire.
INTRODUCCIÓN
Si, mediante una fuente sonora producimos una vibración de frecuencia conocida cerca del extremo abierto de un tubo (cerrado por el otroextremo), las ondas que se propagan a través de la columna de aire contenida en el tubo se reflejan en sus extremos. Si la longitud de la columna de aire se ajusta de modo que sea igual a un cuarto dela longitud de onda del tono emitido por la fuente sonora, la onda reflejada llegará al extremo abierto precisamente en fase con la nueva vibración dela fuente (en la reflexión en el extremo cerradose produce un salto de fase de 180º) produciéndose una intensificación en el sonido emitido. Este fenómeno es conocido con el nombre de resonancia .En la columna de aire se establece una ondaestacionaria, 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 aireentrará en resonancia siempre que su longitud sea exactamente un múltiplo impar de cuartos de longitud de onda, esto es:
n(1,2,3...) (1)
Las longitudes de onda espaciales de las oscilacionesque pueden propagarse en un tubo de longitud L, cerrado en uno de sus extremos, está limitada a los valores dados por la ecuación
;n=1, 2, 3,.. (2)
Dichas longitudes de onda estánlimitadas a las frecuencias de oscilación (llamadas armónicas) mediante:
;n=1, 2, 3,... (3)
Donde, v es la velocidad del sonido, correspondiente a la velocidad de propagación de la onda en eltubo. Expresada de otra forma:
(4) y reemplazando ,
(5)
La velocidad de propagación del sonido es prácticamente independiente de la frecuencia...