laboratorio de ondas




PREINFORME LABORATORIO DE FÍSICA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE MEDELLÍN


FÍSICA DE OSCILACIONES ONDAS Y ÓPTICA

TEMA: MEDIDA DE LA VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AIRE

PRÁCTICA N°: 7
GRUPO N°: 26
DÍA: Miercoles
HORA: 6 pm
EQUIPO N°: 2
DOCENTE: Jorge Giraldo
MONITOR: Mateo Moreno
INTEGRANTES
1. Carlos Enrique Munevar Velandia

2. Santiago Salazar GarcíaOBJETIVO GENERAL
­
Medir la velocidad del sonido en el aire

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Estudiar las ondas sonoras estacionarias en una columna de aire.
­Estudiar el fenómeno de resonancia.
­Reportar datos experimentales.


FUNDAMENTO TEÓRICO:

Cifras significativas
Propagación de incertidumbres
Linealización
Regresión lineal
Ondas estacionarias
Resonancia
Modos normales de oscilación enuna columna de aire


INTRODUCCIÓN

Modos normales de oscilación en una columna de aire (tubo cerrado): Se tiene un tubo con uno de sus extremos cerrados y el otro abierto y provisto de un parlante el cual se alimenta con una señal sinusoidal de frecuencia obtenida de un generador de señales. Al excitar la columna de aire (encendiendo el generador), en condiciones de resonancia, se generanen ella ondas estacionarias. En estas condiciones, el fenómeno vibratorio se caracteriza por la existencia de vientres y nodos de elongación (y de presión). Un análisis detallado de estas condiciones lleva a concluir que las frecuencias propias de vibración de esta columna de aire (frecuencias a las cuales podrá resonar), , cumplen la siguiente ecuación:Ecuación 1

Dónde:

n = 1, 2, 3, 4,…. Con n = 1 se obtiene la frecuencia del primer armónico (frecuencia fundamental)
corresponde a la velocidad de propagación del sonido en el aire
la longitud del tubo


Tubo cerrado de longitud variable: Supóngase que el tubo es de longitud variable (por medio de un pistón móvil). Si para una frecuencia externa (frecuencia dela onda emitida por el parlante) la columna de aire resuena en una longitud (el armónico correspondiente es ) y al ir alargando el tubo vuelve y resuena en una longitud (el armónico correspondiente es ) se cumplirá según la ecuación 1:


Ecuación 2


Ecuación 3


Y por lo tanto:Ecuación 4


Donde corresponde a la longitud de onda del sonido.


Dependencia de la velocidad del sonido en el aire con la temperatura: La velocidad del sonido en el aire aumenta por cada grado Celsius (°C) de aumento en la temperatura de la forma:


Ecuación 5


Donde es la velocidad del sonido en el airemedida en y es la temperatura del aire en grados Celsius.

La incertidumbre en la medida de la velocidad del sonido en el aire, empleando la medida de la temperatura, viene dada por:

(Demostrar)

Tomando la fórmula para la velocidad del aire en función de la temperatura, que es:


Debemos llevarla a su derivada, para reemplazar en la formula (1), para el cálculo de propagación deincertidumbres de medidas indirectas:

 (1)

Haciendo analogía con la formula a utiliza, tenemos:



Derivando V con respecto a t, obtenemos:



Reemplazando en la formula (1), obtenemos:





Dado que ∆t=0.5 entonces ∆V=0.3









PROCEDIMIENTO


1. Determinar el valor que se tomará como convencionalmente verdadero para la medida de la velocidad delsonido en el aire, teniendo en cuenta que ésta aumenta 0,6 m/s por cada grado Celsius () de aumento en la temperatura (ver ecuación 5).


La medida de la temperatura del aire en 0 C es:

30,5°C ± 0.5°C


Por lo tanto, el valor que se considerará convencionalmente verdadero de la velocidad del sonido en el aire a la temperatura medida es:

349.8 m/s ± 0.3 m/s


2. Realizar...