Ondas Estacionarias En Un Tubo

“Ondas estacionarias en tubos”

Objetivos:

* Conocer las condiciones para que en un tubo se produzcan ondas estacionarias.
* Determinar experimentalmente la longitud de onda producida por tres diapasones diferentes y sus respectivas frecuencias.
* Observar y describir patrones de ondas en una cubeta de agua.

Introducción: Cuando se transmite un sonido (ondas sonoras) el airesufre una perturbación, en la que produce ondas transmisoras de energía. Cuando la onda se encuentra con otro medio se refleja, teniendo como resultado una onda estacionaria.

Conceptos claves

1. Onda estacionaria: Es producida por la superposición de ondas con igual amplitud y frecuencia, que están limitadas en cierto espacio, produciendo la inmovilidad de ciertos puntos que son llamadosnodos, y puntos con amplitud vibratoria máxima (antinodos).

2. Armónicos: Son una serie de vibraciones que acompañan a la vibración primaria o fundamental del movimiento ondulatorio.

* Nodos: Interferencia destructiva
* Antinodos: Interferencia constructiva

3. Amplitud: Es el grado de movimiento de las partículas en una onda, en esta experiencia los encontramos cuando laintensidad del sonido del diapasón es mayor. A mayor amplitud de la onda el sonido percibido es más fuerte.
A tener en cuenta…
Tabla 1
fn=vλ | v=340(ms)f=frecuencias λ=longitud de la onda |
L=n λn2 | L=Longitudes de onda posiblesn=número de antinodos 1,2,3…λn=longitud de la onda |

La hipótesis será “Según lo apreciado en relación a la teoría, la longitud de las ondas producidas por el diapasón,serán percibidas en el tubo de agua si se regula la cantidad de agua, de esa forma se encontraran los antinodos de la onda, y por lo tanto el sonido percibido será de mayor intensidad.”
Materiales e instrumentos:
Parte uno:

* Tubo en U abierto (con agua y aire)
* Diapasones, con sus respectivas cajas de resonancia
f=384 Hz
f=440Hz
f=512 (Hz)
* Regla
Resolución: 0,1 (cm)Incertidumbre: ± 0,05 (cm)
* Huincha de medir
Rango: 5 (m)
Resolución: 0,1 (cm)
Incertidumbre: ± 0,05 (cm)
Parte dos:
* Cubeta de Agua
* Generador de ondas Pasco (con accesorios)

Montaje Experimental:

Parte uno

Imagen 2 | | Imagen 3 | |

Parte dos
Imagen 4 | |

Procedimiento Experimental:

Parte uno

1. Se realiza una previaexploración para determinar condiciones para generar ondas estacionarias en el tubo.
2. La exploración consta de tocar los diapasones en sus respectivas cajas y determinar por qué son de tamaños distintos según la frecuencia del diapasón.
3. Se utiliza un tubo de resonancia con cierta cantidad de agua que facilite el aumentar o disminuir la altura que tiene el agua en el tubo. Así sedeterminaran los puntos en que la intensidad sonora es mayor, al tocar el diapasón en la boca del tubo.
4. El paso anterior se realiza con los diapasones de frecuencias (384 (Hz), 440 (Hz) y 512 (Hz).
5. Finalmente, al haber obtenido las distintas longitudes de onda y teniendo en cuenta la rapidez del sonido en el aire a temperatura ambiente, se calcula la frecuencia de la onda.
Parte dos1. Se hace un montaje con una cubeta de agua, generador de ondas (Pasco), con accesorios, y se pretende observar los diferentes patrones producidos por fuentes cóncavas y/o convexas.
2. Observar fenómenos como refracción y difracción, utilizando por patrones de distinta geometría.

Datos experimentales:

* Actividad de exploración.
Se tocan los diapasones en sus respectivas cajas yen otras (también de diapasones, pero para otra frecuencia). Los datos obtenidos son los siguientes:
Tabla 2
Frecuencia (Hz) | Medidas caja ± 0,05 (cm) | λ ± 0,05 (cm) | L ± 0,05 (cm) |
384 | 9,5 x 20 | 0,885 | 0,443 |
440 | 9.5 x 18 | 0,772 | 0,387 |
512 | 9,5 x 15 | 0,664 | 0,332 |

* En este caso “L” es el primer armónico u onda fundamental, es decir, cuando la onda sólo tiene...