Transistores

Medicion de la velocidad del sonido
Pablo Adrian Nunez; Daniel Linari; Isabel Corrado
Instituto San Jose , Moron y Escuela Media No 17 de Lanus
pablo_nuniez2000@yahoo.com.ar, danlinari@yahoo.com.ar, eemn17lanus@yahoo.com.ar
Resumen
En el presente trabajo se estudia la velocidad del sonido en el aire a temperatura ambiente. Los
resultados obtenidos experimentalmente son consistentes con laesperada. Asimismo se pudo
analizar en forma cualitativa el comportamiento de la fase del frente de onda al reflejarse en el
extremo del tubo en condiciones de cerrado y abierto respectivamente.
Introduccion
Una onda sonora en un fluido gaseoso consiste en una perturbacion del medio, la cual se propaga a
una velocidad constante cuya ecuacion es:1
M
v = ƒÁRT (1)
Donde:
ƒÁ: es el coeficientede compresion adiabatico y su valor esperado y medido para el aire es 1,4.
R: es la constante universal de los gases cuyo valor es de 8.3145J/mol.K
T: la temperatura absoluta a la que se encuentra el gas; y
M: la masa molar del gas, que para el caso del aire el valor promedio es de alrededor de
0.0290kg/mol.
Segun estos datos la velocidad del sonido en el aire es de 343m/seg a 20‹C y de340m/seg a 15‹.
Las ondas sonoras entran dentro de la clasificacion de ondas longitudinales ya que la perturbacion
produce una oscilacion en la misma direccion de la propagacion del frente de onda. En particular el
frente de onda puede estudiarse como una variacion maxima de presion del medio gaseoso. Dicha
compresion es la que viaja modificando el medio.
El objetivo de este trabajo esdeterminar experimentalmente a temperatura ambiente (15‹C . 20‹C
aproximadamente) la velocidad del sonido del aire en tubos de distintas longitudes con extremo
abierto y luego con extremo cerrado. Asimismo se analizaran posibles diferencias del
comportamiento del frente de onda en la reflexion del extremo en sus condiciones de cerrado o
abierto.
Para el caso de la velocidad tendremos en cuenta larelacion del tiempo T empleado para recorrer la
longitud 2L, resultante del viaje de ida y vuelta entre los extremos del tubo de longitud L, por lo que
la expresion hipotetica a estudiar se expresa matematicamente como:
2L = v.t (2)
donde V es la velocidad a determinar experimentalmente.
Por otra parte para el analisis de las fases en los extremos observaremos el comportamiento del
frente deonda (maximo de presion) por medio de la grafica descripta por la PC como picos de
potencial en funcion del tiempo.
Metodo experimental.
Medicion de la velocidad del sonido - P.Nunez, D. Linarie I. Corrado - UNSAM 2006 2
Se genero un pulso de sonido mediante el golpe de un martillo sobre una plomada de hierro en el
expremo donde se halla el microfono conectado a la interfaz MPLI (MultiplePurpose Lab Interface)
y se obtuvo por medio de la PC la representacion grafica del desplazamiento del pulso en funcion del
tiempo, con una apreciacion del oreden de 0.00001seg, como una variacion de potencial electrico
medido en volts, el cual se repetia al llegar luego de reflejarse en el extremo opuesto del tubo.
La tuberia empleada consistio en tubos de PVC para desagues domiciliarios deigual seccion con
posibilidad de variacion de la longitud L por medio del acople de varios cortes de tubo de longitud
semejante.
Para el tubo con extremo cerrado se midio el tiempo para las longitudes L de: 6.985m}0.010m;
5.530m}0.010m; 4.067m}0.010m; 3.03m}0.010m; y 1.51m}0.010m. Para el tubo cerrado se realizo
solo la medicion de tiempo T para una longitud L de 4.085m}0.010m.
Lasvariables medidas en forma directa son la longitud L y el tiempo T, y la variable medida en
forma indirecta es la velocidad V.
Vale senalar que estimamos la temperatura ambiente entre 15‹C y 20‹C ya que no se ha medido, por
lo que los valores esperados estaran con la incertidumbre de hallarse entre las velocidades esperadas
de 340m/s para 15‹C y de 343m/seg para 20‹C, segun la ecuacion (1)....